戰鬥開始不久,北洋艦隊旗艦「定遠」艦由於下水12年,7年未修,主炮炮塔起火,丁汝昌燒傷,信旗被毀(一說為被日軍艦炮擊中)。丁汝昌拒絕隨從把自己抬入內艙,堅持坐在甲板上督戰。可是他也只能鼓一艦士氣。日第一游擊隊4艦利用航速優勢繞攻北洋艦隊右翼「超勇」、「揚威」,二艦相繼被擊中起火,退出戰鬥。日艦「吉野」也被北洋艦隊擊中起火,但很快被撲滅。13時30分左右,「超勇」沉沒,管帶黃建勛落水,「左一」魚雷艇駛近相救,拋長繩援之,黃建勛不就,從容死難,艦上官兵也大部壯烈犧牲。
當日本第一游擊隊繞攻北洋艦隊右翼時,本隊也與北洋艦隊主力交相攻擊。日本軍艦「比睿」、「赤城」、「扶桑」、「西京丸」遭到北洋艦隊截擊。
「定遠」、「來遠」、「經遠」重創日艦「比睿」、「赤城」。「赤城」艦長坂元八太郎陣亡。「西京丸」也受重創。
14時15分左右,日本艦隊繞至北洋艦隊背後,與第一游擊隊形成夾擊之勢。北洋艦隊腹背受敵,隊形更加
混亂。在混戰中,北洋艦隊一直衝殺在前的「致遠」艦受到「吉野」、「高千穗」等的集中轟擊,多處受傷,船身傾斜。伊東祐亨令第一游擊隊救援「赤城」、「比睿」。「吉野號」沖在最前面,正遇上全身著火的「致遠」艦。鄧世昌見吉野恃其船捷炮利,橫行無忌,憤而說道:「倭艦專恃吉野,苟沉是船,則我軍可以集事。」決意與之衝撞,同歸於盡。鄧世昌毅然全速撞向日本主力艦「吉野」號右舷,日本官兵見狀大驚失色,集中炮火向致遠射擊,致遠艦右側魚雷發射管被擊中,引起大爆炸,3時30分,以右舷傾斜,在東經123度34分,北緯39度32分的黃海海面上沉沒。全艦官兵除七名遇救外,其餘自鄧世昌以下全部壯烈殉國。(此說法目前最接近事實,致遠艦沖向吉野號,有可能就是為了使用魚雷攻擊。也有另外的說法是致遠艦是被日艦火炮擊沉,戰前北洋水師已經把魚雷拋入海中。
「經遠」繼續迎戰「吉野」,遭吉野、浪速、秋津洲、高千秋四艦圍攻,中叢彈起火,全艦奮勇抗禦,經遠全艦將士「發炮以攻敵,激水以救火,依然井井有條」。經遠艦以一敵四,拒戰良久。激戰中,管帶林永升不幸「突中炮彈,腦裂陣亡」,幫帶大副陳榮和二副陳京瑩也先後中炮犧牲。最後在浪速、吉野、秋津洲、高千秋的圍攻下經遠艦中彈累累,不久,「左舷艦首向水中沉下」,在東經123度40分7秒,北緯39度51分海面上,艦首向東,左舷傾覆而沉沒。全艦官兵二百餘人,除十六人遇救外,其餘全部陣亡。
「致遠」沉沒後,「濟遠」管帶方伯謙、「廣甲」管帶吳敬榮,臨陣脫逃(方伯謙等是否臨陣脫逃,有不同看法)。「靖遠」、「來遠」因中彈過多,退出戰鬥,避至大鹿島附近緊急修補損壞的機器。
定遠、鎮遠兩艦浴血奮戰,中彈甚多,幾次起火。
下午3時30分,鎮遠艦的30.5公分大炮連續擊中日本旗艦「松島」號二次。松島後甲板四號炮塔中彈後,火焰引發炸藥,發生了大爆炸。松島船軸傾斜5度,冒起白煙,火災大作。
不久,靖遠、來遠搶修完畢,重新投入戰鬥。日本軍艦赤城、比睿、西京丸負傷,旗艦「松島」情況也不容樂觀,「吉野」、「扶桑」也受了傷,又見北洋艦隊重新集隊,伊東祐亨便於17時40分左右下令撤出
戰場。
北洋艦隊稍事追擊,也收隊返回旅順。歷時5個多小時的黃海海戰到此結束。
黃海海戰歷時5個多小時,其規模之大,時間之長,為近代世界海戰史上遠東戰區所罕見。
海戰的結果:北洋艦隊損失「致遠」、「經遠」、「超勇」、「揚威」、「廣甲」(「廣甲」逃離戰場後觸礁,幾天後被自毀)5艘軍艦,死傷官兵千餘人;日本艦隊「松島」、「吉野」、「比睿」、「赤城」、「西京丸」5艦受重創,死傷官兵600餘人。此役北洋水師雖損失較大,但並未完全戰敗。然而李鴻章為了保存實力,命令北洋艦隊躲入威海港內,不准巡海迎敵。
黃海海戰進一步揭露出了清朝的腐敗無能,北洋水師建立之初,艦隊在火力和整體噸位上遠超當時的日本海軍,日本海軍的制定擴充海軍計劃,為籌集經費,天皇甚至從後宮經費中撥款給海軍,而清廷則十年不添一艦一炮。大清水師軍艦陳舊落後,雖然海軍訓練程度未見得低,但軍械日漸落後。日本海軍加緊訓練,軍艦保養好,在自主造艦的同時,向英國皇家海軍購置新艦,學習經驗。在海戰開始前,北洋水師軍艦老舊,鍋爐破損,艦炮使用穿甲彈,射速慢,威力不足。而日本海軍訓練有素,裝備了大批的新式戰艦,使用大口徑火炮,並裝備了速射炮,開發出了新型的炮彈,在總體噸位上也超過了北洋海軍,在海戰上有了極大的優勢。
黃海海戰的時長。1894年9月17日12點50分海戰打響,至下午5點半結束。中國30年洋務運動的自強成果,就在這4個多小時中灰飛煙滅。
從1894年9月17日到11月22日。在此階段中,戰爭在遼東半島進行,有鴨綠江江防之戰和金旅之戰。
鴨綠江江防之戰開始於10月24日,是清軍面對日軍攻擊的首次保衛戰。當時部署在鴨綠江北岸的清軍共約28000人。清朝任命宋慶為諸軍總統,節制各軍。日軍進攻部隊是山縣有朋大將統率的第一軍,包括桂太郎中將的第三師團和野津道貫中將的第五師團,共30000人。雙方兵力不相上下。但是,宋慶雖負節制諸軍之名,各路清軍實則不服調度,而且平壤新敗,士氣不振,將領多無抗敵決心。日本則士氣高昂,野心勃勃,日方發布由間諜宗方小太郎起草的《開誠忠告十八省之豪傑》檄文,對滿清展開政治攻勢,揚言要直搗北京,讓清朝皇帝「面縛乞降」。之後的戰況遂可想而知。
日軍先於九連城上游的安平河口泅水過江成功。當夜,日軍又在虎山附近的鴨綠江中流架起浮橋,清軍竟未
覺察。10月25日晨6時,日軍越過浮橋,向虎山清軍陣地發起進攻。清軍守將馬金敘、聶士成率部堅持抵抗,因勢單力孤,傷亡重大,被迫撤出陣地。日軍遂占領虎山。其他清軍各部聞虎山失陷,不戰而逃。26日,日軍不費一槍一彈占領了九連城和安東縣(今丹東)。在不到三天內,清朝重兵近三萬駐守的鴨綠江防線竟全線崩潰。
金旅之戰也開始於10月24日,至11月22日旅順口陷落,這是甲午戰爭期間中日雙方的關鍵一戰。日本第一軍進攻鴨綠江清軍防線的同一天,大山岩大將指揮的第二軍兩萬五千人在日艦掩護下,開始在旅順後路上的花園口登陸。由於李鴻章一心要保旅順港,清軍便沒有在此處設防。日軍的登陸活動歷時十二天,清軍竟坐視不問,只有當地的農民自發抗擊日本軍,暫時拖住了日軍的行動。11月6日,日軍擊潰清軍連順、徐邦道等部,進占金州(今遼寧大連市金州區)。
7日,日軍分三路向大連灣進攻,大連守將趙懷業聞風潰逃,日軍不戰而得大連灣。日軍在大連灣休整十天後,開始向旅順進逼。當時旅順地區清軍有七統領,道員龔照璵為前敵營務處總辦,有「隱帥」之稱,共轄33個營,約13000人。18日,日軍前鋒進軍土城子,徐邦道的拱衛軍頑強抗擊,次日,龔照璵竟置諸軍於不顧,乘魚雷艇逃往煙臺。19日,黃仕林、趙懷業、衛汝成三統領也先後潛逃。1894年11月21日,日軍向旅順口發起總攻,次日,號稱「東亞第一要塞」的旅順陷於日軍手中。日軍攻陷旅順後,即製造了旅順大屠殺慘案,4天之內連續屠殺中國居民,死難者最高估計達2萬餘人。
隨著清軍節節敗退,在清廷內部,主和派已占上風,大肆進行投降活動。旅順口失陷後,日本海軍在渤海灣獲得重要的根據地,從此北洋門戶洞開,北洋艦隊深藏威海衛港內,戰局更是急轉直下。
威海衛之戰是保衛北洋海軍根據地的防禦戰,也是北洋艦隊的最後一戰。其時,威海衛港內尚有北洋海軍各種艦艇二十六艘。1895年1月20日,大山岩大將指揮的日本第二軍,包括佐久間左馬太中將的第二師團和黑木為楨中將的第六師團,共兩萬五千人,在日艦掩護下開始在榮成龍鬚島登陸,23日全部登陸完畢。30日,日軍集中兵力進攻威海衛南幫炮台。駐守南幫炮台的清軍僅六營三千人。營官周家恩守衛摩天嶺陣地頑強抵抗,最後被殲滅。日軍也死傷累累,其左翼司令官大寺安純少將被清軍炮彈打死,這是日本在甲午戰爭中唯一陣亡的將軍。由於兵力懸殊,南幫炮台終被日軍攻占。2月3日,日軍占領威海衛城。威海陸地悉數被日本占據,丁汝昌坐鎮指揮的劉公島成為孤島。日本聯合艦隊司令伊東佑亨曾致書丁汝昌勸
降,遭丁汝昌拒絕。5日凌晨,旗艦定遠艦中雷擱淺,仍做「水炮台」使用。10日,定遠彈藥告罄,劉步蟾自殺。11日,丁汝昌在洋員和威海營務處提調牛昶昞等主降將領的脅迫下,拒降自殺。洋員和牛昶昞等又推署鎮遠管帶楊用霖,出面主持投降事宜,楊用霖最終自殺。12日,由美籍洋員浩威起草投降書,偽托丁汝昌的名義,派廣丙管帶程壁光送至日本旗艦。14日牛昶昞與伊東佑亨簽訂《威海降約》,規定將威海衛港內艦隻、劉公島炮台及島上所有軍械物資,悉數交給日軍。1895年3月17日,日軍在劉公島登陸,威海衛海軍基地陷落,北洋艦隊全軍覆沒。