1894年9月16日，北洋舰队护送汽船招商局的“新裕”、“图南”等五艘汽船 载运政府军由大连来到大东沟登岸，预备援助平壤。次日返航，将近中午时分，突 遇日本结合舰队阻截，提督丁汝昌命各舰预备迎战。12时50分摆布，当两边舰队相距5000米时，“定远”管带刘步蟾起首号令发 主炮进攻，其他各舰亦相继开炮，但均未击中目标。
两边相距3000米时，日第一游 击队已绕至北洋舰队的右后翼，战斗力较差的“扬威”和“超勇”相继中敌弹起火。 “超勇”很快沉没，“扬威”退出战斗后搁浅沉毁。此时，日舰本队亦与北洋舰队主 力交火。提督丁汝昌因“定远”号飞桥被震塌而摔伤，但他仍裹伤坐于船面上鼓励士气。
右翼总兵、“定远”管带刘步蟾代其督战。不久，日第一游击队与和日舰本队构成对 北洋舰队的夹击之势。当日舰严峻威胁主力舰“定远”时，“致远”管带邓世昌命令 “开足机轮，驶出定远之前”，迎战日舰。酣战多时，弹药将尽，船舰受创，恰与跋扈 獗反常的“吉野”相遇。
邓世昌认为：“倭舰专恃吉野，苟沉是船，则我军能够集事”， 命令鼓轮怒驶，猛碰“吉野”，欲与同回于尽，不幸中鱼雷沉没。全舰官兵250余人 除少数获救外，其佘皆壮烈殉国。“经远”号遭到4艘日舰围攻，全舰官兵毫无惧色， 在管带林永升批示下“发炮以攻敌，激水以救火”，在军舰被鱼雷击中即将沉没之时， 官兵仍陆续开炮战斗。
激战中，日旗舰“松岛”号被清军“镇远”舰所发的巨弹击中，“霹雳一声， 船舳倾斜了五度，”死伤日军100余人，“血流满船”，日舰队司令伊东祐亨被迫改用“桥立”号为旗舰。“吉野”号受重创，几乎丧失战斗力。“西京丸”也因受重创 而退出战列。下战书5时许时摆布，北洋舰队的“靖远”和“来远”经夺修后从头投 进战斗，泊于大东沟港内的“镇中”“镇南”等炮艇亦来助战。
伊东祐亨恐遭北洋 舰队鱼雷袭击，于在5时40分命令各舰撤出战斗，向东南遁往。北洋舰队稍事逃击， 亦收队返回旅顺。黄海海战历时5个多小时，日舰5艘受重创，伤亡600余人。北洋舰队5艘军 舰沉毁，伤亡近千人，缺失略大于日方。黄海海战后，李鸿章认为北洋舰队“快船 快炮太少，仅足守口，实难从令海战”，更不肯“以北洋一隅之力，搏倭人全国之师”， 因而号令北洋海军聚泊于威海卫军港，实行所谓“保船造敌”的消极防备方针，使 日本掌握了黄海造海权。