至于松岛和桥立舰上的320毫米主炮在海战中的作用非常有限，威慑多过于实用——在四个小事的战斗中，这两门日本当之无愧的最大口径舰炮仅发射了五次，无一命中。不是它们不想开炮，而是这两门主炮几乎不能转动，日本海军的命中率完全是靠火炮数量和发射速度给堆上去的，但是这两门主炮的发射是需要极佳的战斗时机，它们靠所搭载舰船运行轨迹来完成瞄准射击，不要说是日本海军，就是公认的海军素质最高的英国海军使用这样的主炮也是一样的。至此通过两次海战的战斗经过，北洋水师和日本舰队都看清楚了这三景舰上倚为长城的320毫米舰炮是在摆样子、吓唬人的，在海战中炮塔不能够自由转动发射，再大的口径也是白搭。
定远舰的战果便是击沉了日本海军旗舰松岛舰，不过被松岛、吉野、秋津洲连续击中，海战中总共被击中110发炮弹，船体弹坑密布但是却没有被击穿装甲，幸免沉没只是船员水手死28人伤61人，人员伤亡惨重。定远舰上四门305毫米主炮成为这次海战中最闪亮的攻击利器，虽然发射速度比较慢，但是它所发射的开花弹在日本舰队的眼中简直就是阎王的催命符——在靖远被率先击沉后，北洋水师舰队愤怒的炮火都全部向浪速和高千穗集中，定远后前后向其发射了十六枚305毫米炮弹，命中三枚，其中一枚因为质量原因居然横穿高千穗舰后落入海中；第二枚在其机械舱内发生爆炸引燃舱内机油发生大火，高千穗的航速瞬间慢了下来；最后一枚击穿其轮机舱装甲击毙其总管轮和数名日军将领，使得本来就已经勉力行驶的高千穗彻底失去了控制。
日本海军原本就对定远和镇远防范很深，在牙山海战因为严岛舰沉没饱受责难的日本联合舰队司令官伊东佑亨在辞职未被批准后，这次看到定远舰居然没有和镇远在一起独自率领北洋水师舰队截杀桥立舰，当即就下达作战命令，务必要趁着这个机会击沉定远，断北洋水师一臂，同时也是为严岛的沉没报仇。
在这次海战中，北洋水师提督丁汝昌因为朝鲜战局紧张，临时登镇远舰为增援朝鲜船队护航。本来以为这次北洋水师分舰队出行截杀桥立舰没有什么问题，为了防止桥立舰利用速度快的优势逃跑，还带上了北洋水师航速24节的左一鱼雷艇，却没有想到围绕日本间谍早已经获得了消息，并且转道在上海乘坐英籍货轮前往日本通报消息，并惹来日本主力为桥立舰护航，设下圈套反过来围杀北洋水师。
管带右翼总兵刘步蟾在遭遇日舰后，指挥北洋水师成纵队迎战日本舰队，在经远、高千穗、来远沉没，经过近两个小时的激战，双方队形都已经被打散，中日双方旗舰恰巧斜向相错行驶。刘步蟾立刻命令前主炮塔右转瞄准松岛开炮，却没有击中，没有想到自己的舰桥居然被舰炮开火时给震塌了，幸好刘步蟾此时正在前主炮位的指挥台上指挥战斗。
伊东佑亨和松岛舰长尾本知道也立刻命令左舷六门120毫米火炮向定远开炮，定远舰虽然冒出了被击中的浓烟，却是在定远左舷——那一炮是吉野命中了定远。定远巨舰上的煤包沙包被炸的碎屑横飞，“门特勒特”防弹铁锁铮铮断裂声和炮弹的激烈爆炸声绞成了一片，不到三分钟的时间，定远两舷被松岛和吉野连续击中了五发炮弹。
刘步蟾命令侧舷150舰炮向吉野开火后，继续坚持前后主炮塔瞄准松岛，一旦松岛越出前主炮的射击范围，后主炮立刻瞄准射击，务必要击伤日本旗舰。就这样定远继续承受着松岛和吉野的夹击，不过在六分钟后，吉野舰上也冒起了黑烟——致远舰管带邓世昌在发现吉野和松岛左右夹攻定远后，即刻甩开对手浪速，在两千五百码外就近向吉野开炮，并且运气极佳的第一次射击主炮便命中吉野侧舷击穿装甲在一个舱室内发生爆炸，幸好不是要害部位，否则吉野恐怕当即就要受到重创。
先是中日海军旗舰对决，吉野、致远先后绞入，后面浪速、靖远、秋津洲、桥立、广乙、扬威、比睿和北洋水师的两艘鱼雷艇都给搅了进来。从开战到现在战事围绕两艘旗舰发展到了最高潮，正在和致远缠斗的吉野还没有反应过来便看到一条白色的轨迹向其延伸过来，大佐河原要一大惊失色，立刻命令管轮调转船头躲避鱼雷——福龙艇管带蔡廷干看到左一鱼雷艇王平居然乱战之中还击沉了高千穗，登时眼红不已，这次见各舰搅成一锅粥也想重演王平的奇迹，摸到吉野附近突然释放鱼雷，虽未命中却将吉野吓了一跳，也减轻了致远的压力。
随后的十分钟内，福龙艇相继发射了剩余的三发鱼雷，有两发鱼雷命中了吉野，居然都没有爆炸，蔡廷干也顾不上跳脚大骂天津机器局那帮孙子们偷工减料造的劣质鱼雷，急忙调转船头，企图脱离交战区域，结果先被桥立的三磅速射炮击中了两次，随后又被吉野的120毫米舰炮击中，不到一分钟便沉没了，全体艇员无一生还。
福龙艇这么一搅局，定远舰和致远舰的压力大减，致远舰趁机向吉野连续发炮，可惜无一命中，倒是后主炮击中浪速一发；而定远舰趁着这十分钟305、150、75毫米舰炮集中火力向松岛开火，海面上到处弥漫着舰炮发射或爆炸所产生的烟雾，松岛也无法观察到吉野的状况，一边向定远还击，一面承受着定远的炮火打击。
就在福龙艇