Русская эскадра в это время еще перестраивалась в одну кильватерную колонну и не смогла использовать благоприятную сигуацию, огонь был открыт с большим опозданием. Благодаря превосходству в скорости, японские корабли могли устанавливать дистанцию и позицию боя по своему усмотрению. По мере поворота и перестроения они открывали огонь по русской эскадре, сосредотачивая огонь по флагманам первого и второго отрядов - броненосцам "Князь Суворов" и "Ослябя". По каждому из этих кораб-лей одновременно вели огонь по меньшей мере четыре - шесть японских эскадренных броненосцев и броненосных крейсеров, маневрировавших раздельно.

Русские корабли также пытались сосредоточить огонь по одному из японских кораблей, но из-за отсутствия опыта в управлении эскадренной стрельбой и большой дистанции боя не могли добиться ощутимых результатов. Превосходство японской артиллерии в скорострельности, дальнобойности, меткости и разрушительной способности фугасных снарядов сразу же сказалось. В 14ч 25 мин, получив тяжелые повреждения и потеряв управление, из строя вышел броненосец "Ослябя". Корабль, выкатившись вправо, продолжал описывать циркуляцию, имея крен 12 град. на левый борт и большой дифферент на нос. Артиллерия броненосца, полностью выведенная из строя, бездействовала. Через несколько мгновений броненосец опрокинулся и стремительно ушел под воду, увлекая за собой оставшихся в живых матросов и офицеров. В 14 ч. 30 мин получил тяжелые повреждения флагманский броненосец "Князь Суворов". Корабль лишился мачт, кормовой трубы, носовой и кормовой мостики, ростры были полностью разрушены, на спардеке полыхал пожар. Несмотря на это "Князь Суворов" продолжал отражать непрерывные атаки японских крейсеров и миноносцев. К 16 ч 20 мин на броненосце из артиллерии уцелело лишь 75-мм орудие в кормовом каземате, которое продолжало стрелять по врагу. Корабль представлял собой сплошной костер от носа до кормы. С броненосца сняли оставшихся в живых офицеров штаба и раненного в голову Рожественского, который уже не управлял боем. Корабль в 19 ч 29 мин был атакован миноносцами и потоплен четырьмя выпущенными в упор торпедами.