1897年7月28日中午11:00。 俄艦奧瑞爾號戰艦向跟蹤的日本巡洋艦首開戰火, 而後又在羅茲德文斯基的命令下停火繼續航行。
12:00日軍聯合艦隊的主力抵達衝島海面。
13:40 羅茲德文斯基判斷日軍主力艦應是由西北方前來，於是下令其第 1、2 戰隊順序轉向左舷 8 點 (90度), 如此一來, 他的新式戰艦恰好可以橫過日本艦隊的先頭旗艦, 得以集中各艦火力猛擊日艦的旗艦。但是此一命令卻未完全貫徹, 只有第一戰隊的四艘戰艦完成了轉向, 第二戰隊卻沒有任何動靜, 於是俄國艦隊分成了兩列前後並行的隊伍, 第一戰隊大約在第二戰隊又前方約 6公里處。
此時日俄海軍的戰鬥序列如下:
俄國第二太平洋艦隊：司令．羅茲德文斯基中將
第一戰隊: 肯亞蘇瓦洛夫少將率領。旗下攜戰艦亞麗山大三世、波羅地諾 、 奧瑞爾。
第二戰隊: 司令．福克山少將（已病逝）。 戰艦奧斯裡比、 希索維立基 、 納瓦林、 納希莫夫將軍 。
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第三戰隊: 司令．諾伯加拖夫少將 戰艦尼古拉一世阿普拉克辛 (Apraxin) 謝尼亞文 (Seniavin) 烏沙科夫、 瓦第米莫諾馬克。
巡洋艦分艦隊: 司令．恩克維斯特少將 。
第一分艦隊 奧列格(巡洋艦分艦隊司令旗艦) 阿芙樂爾 莫諾馬赫 德米特裡?頓斯科伊
第二分艦隊 金剛石 珍珠 綠寶石 斯維特拉娜
驅逐艦10艘
輔助船8艘；拖船4艘
日本聯合艦隊：指揮官．東鄉平八郎大將
第一艦隊: 司令．三須宗太郎少將
第一戰隊: 三笠(日本聯合艦隊指揮官旗艦)、日進(第一艦隊司令旗艦)、朝日、敷島、富士、春日
第二戰隊: 出雲(第二艦隊及第二戰隊司令旗艦)、磐手、淺間、常磐、八雲、吾妻
第三戰隊: 司令．出羽重遠中將 笠置(第三戰隊司令旗艦)、千歲、新高、音羽
驅逐隊: 第一驅逐隊(驅逐艦5艘)、第二驅逐隊(驅逐艦4艘)、第三驅逐隊(驅逐艦4艘)、第十四魚雷艇隊(魚雷艇4艘)
第二艦隊: 司令．上村彥之丞中將
第四戰隊: 司令．瓜生外吉中將 浪速(第四戰隊司令旗艦)、高千穗、明石、對馬
驅逐隊: 第四驅逐隊(驅逐艦4艘)、第五驅逐隊(驅逐艦4艘)、第九魚雷艇隊(魚雷艇4艘)、第十魚雷艇隊(魚雷艇3艘)
第三艦隊: 司令．片岡七郎中將
第五戰隊: 嚴島(第三艦隊及第五戰隊司令旗艦)、鎮遠號、松島、橋立
第六戰隊: 司令．東鄉正路少將 秋津洲(第六戰隊司令旗艦)、須磨、千代田、和泉
第七戰隊: 扶桑(第七戰隊旗艦)、高雄、築紫、摩耶、島海、宇治
第 1、10、11、15、16、17、18、20 魚雷艇隊(魚雷艇共30艘)。
13:45 雙方都可以目視到敵艦, 可是日艦卻出乎羅茲德文斯基意料地出現在俄艦的東北方, 於是羅茲德文斯基又下令俄艦隊成一縱隊前進。俄國艦隊由於隊形變換不良, 造成一陣混亂, 第二戰隊旗艦奧斯裡比號甚至被迫停止前進, 以免與其他艦隻相撞。
13:55 東鄉平八郎在旗艦日本三笠號戰列艦上升起了Ｚ字旗, 下達了“皇國興廢在此一戰, 各員一層奮勵努力”的昭示。此時, 在俄國炮火的射程之外, 東鄉先率領艦隊橫過俄艦的正前方, 等到橫過之後轉向南方航行。此時的俄軍則嚴密監控日艦的動向。
14:00 東鄉下令各艦依次轉向左舷16點(180度Ｕ型拐彎)。此舉令日本軍官與俄國艦隊都大吃一驚, 因為如此一來, 轉向後的艦隻會妨礙未轉向軍艦的射擊, 而且那一個轉向點, 使正在轉向的日艦成為俄艦的靶子。
14:08 俄艦首先開火, 日艦仍依次轉向而受到俄艦的攻擊, 淺間號裝甲巡洋艦艦尾中彈3發, 舵機轉動失靈, 被迫退出了戰鬥行列, 其它日艦亦受到不同程度的損傷。
14:10 日本艦隊大部分已轉向完成, 並開始用猛烈的炮火予以回擊, 日艦前四艘集中攻擊俄軍第一戰隊旗艦肯亞蘇洛瓦夫號, 後六艘攻擊俄國第二戰隊旗艦奧斯裡比號。此時的俄軍艦隊由於旗艦遭到攻擊, 使得其他戰隊陣腳大亂, 奧斯裡比號失去動力全艦籠罩在大火之中。而肯亞蘇瓦洛夫號舵機失靈, 向左舷傾斜8度。羅茲德文斯基中將本身亦受傷, 頭部、背部與腳都有受傷, 眾人將他移到指揮塔, 此時的羅茲德文斯基已陷入昏迷狀態。日軍利用改良的下瀨火藥,殺傷力大增,加上準確的命中率, 俄艦損失慘重。
15:10 奧斯裡比號戰艦就在俄國官兵的眼前沉沒。此後的一段時間, 日本艦隊一度失去俄艦的蹤影,但時而重新捕捉到俄艦主力。至於早先擔任斥候任務的日軍第3、4、5、6 戰隊, 則集中全力攻擊俄國的巡洋艦、驅逐艦及補給艦。
16:45 日本鈴木貫太郎的驅逐艦隊攻擊受傷的肯亞蘇瓦洛夫號戰艦, 使其傾斜增為10度。之後東鄉的艦隊又失去俄艦蹤影。
17:30 日軍發現俄艦往東北加速逃逸, 於是向北追擊。此時的羅茲德文斯基早已換乘驅逐艦畢尼號, 而後又換乘驅逐艦畢耳多夫號。
18:00日軍再度捕捉到俄艦的蹤影, 並對亞歷山大三世號戰艦展開攻擊。
18:30 亞歷山大三世號戰艦多處中彈, 最後終被擊沉。
19:00 日本富士號戰列艦命中俄軍波羅地諾號戰艦，只見轟然一聲, 波羅地諾號的鍋爐發生爆炸，頃刻翻沉。
19:20 俄軍旗艦肯亞蘇瓦洛夫號因多處的損傷, 航速減慢, 且艦上只剩一門75公釐的尾炮尚在還擊, 最後在日軍魚雷快艇隊的包圍及攻擊之下, 終於沉沒。
19:30 由於黑夜已經降臨, 東鄉將受傷殘存的俄艦委託由魚雷艇繼續追擊並加以擊沉, 其餘日艦全部撤離戰區, 傳令各艦次日於鬱陵島集合。 而此時的俄軍，由諾伯加托夫少將繼續率領俄艦尼古拉一世號、奧瑞爾號、阿普拉克辛號、謝尼亞文號、希索維立基號、納瓦林號、納希莫夫將軍號、及巡洋艦綠寶石號向海參崴方向逃逸, 但日本魚雷艇卻毫不放松。當天的天氣並不是很好, 而日軍的魚雷艇在波濤洶湧中奮力駛近俄艦攻擊, 納瓦林號被魚雷擊中而沉沒, 納希莫夫將軍號及希索維立基號亦被魚雷擊中，受重傷卻不願投降，駛到對馬島擱淺自沉。此時的俄軍第二與第三太平洋艦隊早已潰不成軍，而安克威斯特少將在入夜前早已脫離戰場，率領奧爾濟號巡洋艦、阿芙樂爾號巡洋艦和珍珠號航向南方。（未完待續）