恰巧此时俄国舰队正处于变换队形的混乱之中，罗日杰斯特温斯基虽然下令开炮，但结果却是形成了盲目射击，其次浪费弹药，同时更是已经丧失了战机。
日本舰队完成了转弯之后，首先集中火力猛打俄国舰队的旗舰，海战开始半小时后，罗日杰斯特温斯基的旗舰“苏沃洛夫号”被迫退出战斗，罗日杰斯特温斯基本人负重伤（后被俘投降）。其他几艘旗舰也相继被击沉击伤。俄国舰队失去指挥，陷入一片混乱。
俄国舰队力图摆脱截击的敌舰，但因为航速慢，没有得逞。日舰则充分发挥其航速快的优势，迅速机动，占领俄国舰队前进方向的有利位置，猛烈炮击。双方在烟雾迷漫之中进行了一场混战。俄舰被击沉击伤多艘。
16时许，海上起雾，东乡装甲舰队与俄国装甲舰队一度脱离接触，东乡向北转移。但日本巡洋舰队和俄国巡洋舰队正在偏南的海域进行激战。18时半，俄国装甲舰队开往该海域参战。直到此时，涅博加托夫才接管指挥权，并下令舰队继续北进。
当天夜间，东乡又出动37艘鱼雷艇和21艘驱击舰，对残余的俄国舰队实施鱼雷攻击。28日晨5时许，涅博加托夫率领仅存的少数舰只向海参崴方向逃跑。
9时许遭到日本舰队围攻，涅博加托夫始则悬白旗、继而悬日本国旗投降。
这次海战，俄国太平洋第2、第3分舰队除3艘逃往海参崴之外，其余全军覆没（包括击沉、被俘和被中立国扣留），舰艇损失总计达27万吨（比后来第一次世界大战中著名的日德兰海战双方损失的总和还大）。人员阵亡4830人，被俘5917人（不包括受伤和在外国港口被扣留者）。日方只损失鱼雷艇3艘，人员阵亡仅117人，伤587人。
当然这场海战开始就注定了俄国老毛子的失败，首先太平洋第二舰队，根本就是一个临时组成的舰队，就是由波罗的海舰队加上黑海舰队抽调部分舰船组成。这只仓促组成的舰队，人家是一边出海，一边进行安装部件，没有形成一定的整体战斗力。
这场战争中其实最主要的一个因子是一个人！
谁呢？
