與10日的凌晨10分，黃濤下令遠東黃海艦隊兩支分艦隊，向巡弋的法國公海艦隊發動攻擊，而當時法國公海艦隊卻是行軍隊形。
當時法國公海艦隊的第1、第2兩支裝甲艦艦隊在主力艦隊的右翼行駛，而第3裝甲艦大隊和巡洋艦大隊則是在左翼，法國公海艦隊的運輸船隊，居中行駛，9日的11時之後，法國海軍元帥羅傑斯命令公海艦隊改變隊形，成戰鬥隊形因爲那個時候，公海艦隊也發現了跟隨的偵查汽艇。
隨後法國公海艦隊的陣型改變，其中右翼的2個裝甲戰艦大隊主動向左靠攏，還直接開到左翼的第3裝甲大隊的前面，整個法國公海艦隊，變成了單排一列式的縱隊，不過當時各艦的航速不一樣，司令官法國海軍元帥羅傑斯，也沒有明確規定每艘戰艦是應該慢，還是應該加速。
這樣就導致了艦隊的戰艦，有的快有的慢，結果造成了一次大混亂，隨後就是在10日凌晨的時候，法國海軍元帥羅傑斯也不知道是忽然心血來潮，還是判斷遠東的艦隊可能用橫隊隊形來向他攻擊，因此他又主動命令，法國公海艦隊變成橫隊隊形，於是法國公海艦隊又開始進行復雜的機動動作。
此時，一切顯然並沒有完，因爲沒有過多久，過渡擔心戰鬥隊形過早被遠東發現，法國海軍元帥羅傑斯，再次下令全艦隊恢復原本行軍巡弋的隊形，法國公海艦隊再次引起一片大混亂，上至艦艇指揮官，下至水兵無不在心中把法國海軍元帥羅傑斯罵的狗血淋頭。
10日凌晨3時40分左右，指揮遠東黃海艦隊第二分艦隊主力的鄧世昌，在右前方發現法國公海艦隊，此時的公海艦隊已經單排一列式，成行軍巡弋陣型，鄧世昌立即下令截斷法國公海艦隊的航線，在臨戰前，鄧世昌對分艦隊全部戰艦發出無線電信號道：“南亞勝敗，在此一戰，諸位須奮發努力！”。
而這次，法國海軍元帥羅傑斯再準備下令，改變成戰鬥隊形的想法，已經來不及實現了，因爲鄧世昌率領的第二分艦隊在截斷了法國公海艦隊的航線之後，立即就在距離公海艦隊大約5-8公里的海域，直接向左轉彎，劃了一個大大u字形。
不過在黃海艦隊第二分艦隊轉彎的過程中，黃海艦隊第二艦隊的戰艦基本都處於法國公海艦隊戰艦的火炮口下，足以威脅艦隊的安全，而且第二分艦隊中，相當一部分主力艦艇也無法攻擊，因爲視線和射擊角度都被自己一方的艦艇擋住了，如果說鄧世昌下令的這個動作，在當時海軍戰術上是違反常規的行爲。
不過當時法國公海艦隊正處於變換隊形的混亂之中，法國海軍元帥羅傑斯雖然早就下令可以開炮，但是結果只是形成了在黑暗中盲目射擊，純屬lang費彈藥，並且喪失了一次有利戰機，而黃海艦隊第二分艦隊在完成了一次突然的轉彎之後，首先就集中火力覆蓋法國公海艦隊的旗艦，以及主力戰艦，這次的海戰只持續了不到2時，鄧世昌就主動命令撤出戰鬥，而法國海軍元帥羅傑斯指揮的旗艦洛沃夫號，被擊成重傷被迫提前退出戰鬥。
鄧世昌爲什麼會在戰鬥開始不久之後就退出戰鬥呢？
因爲他收到艦隊長黃濤命令，那就是誘敵深入，在第一交戰中，法國海軍元帥羅傑斯負重傷，其他幾艘主力戰艦也相繼不同程度被擊傷，不過法國公海艦隊的指揮能力並沒有完全失去，不過陷入一片混亂那是必然。
法國公海艦隊的戰艦，在戰鬥中不斷企圖擺脫截擊，但因爲負重大、航速慢，一次都沒有得逞，而遠東戰艦，則充分發揮其航速快的優勢，迅速敏捷機動，佔領法國公海艦隊前進方向的有利位置，不斷連續的進行猛烈擊中炮擊，雙方隨後還在煙霧迷漫之中，進行了一場小規模的混戰。
這次戰鬥法國公海艦隊一共被擊沉擊傷十多艘，而就是這樣，在法國戰艦企圖追擊黃海艦隊第二分艦隊的時候，10日早晨6時許，南海地區海上起大霧，黃海艦隊與公海艦隊，曾經一度脫離，最後鄧世昌只好命令放慢速度，並做左右s巡航，給法國公海艦隊追上來的機會。
早晨的8點半中，南海上的大霧結束，法國公海艦隊立即企圖全速追擊黃海艦隊第二分艦隊，不過這個時候，從另一個斜角駛出的黃海艦隊第一艦隊趕到，雙方立即在該海域開戰，腹背受敵的法國公海艦隊，在交戰中頻頻上演奇怪的事件，比如自己人打自己人等等不該有的失誤，在加上指揮官法國海軍元帥羅傑斯在重傷不治後，整個艦隊失去指揮，最後部分戰艦選擇逃離，企圖前往中立海港。
當天的海戰中早上一直持續到夜間，遠東黃海艦隊不斷出動57餘艘魚雷艦和60艘驅擊艦，對殘餘的法國公海艦隊實施魚雷攻擊，這次戰鬥一直持續到第二天的凌晨6時許，最後僅存的數艘戰艦的公海艦隊，向馬六甲海峽逃跑，不過卻遭到遠東黃海艦隊的尾追，最後只剩不到5艘戰艦的法國公海艦隊懸掛白旗，但是由於天色不明，黃海艦隊繼續攻擊公海艦隊，繼而法國公海艦隊剩餘戰艦懸掛遠東軍旗表示投降。
而這次南海上的大海戰，法國公海艦隊除13艘艦船逃往馬六甲海峽之外，其餘戰艦全軍覆沒，其中包括被遠東海軍擊沉被俘的戰艦，而被中立國扣留的不包括在內，法國海軍艦艇損失總計噸位達到37萬噸，死傷14830人，被俘2917人。
而遠東黃海艦隊，損失魚雷艇13艘，驅逐艦6艘，巡洋艦3艘，戰列艦1艘，重傷戰艦27艘，擱淺3艘，其餘所有戰艦均帶傷，陣亡僅1117人，傷2587人，可是說在於法國公海艦隊這樣強大的對手面前，遠東黃海艦隊還是付出了一定沉重的代價，不過比起法國還是好太多了，畢竟遠東黃海艦隊與法國公海艦隊的總噸位相差15萬噸。