这不是一次战斗，只是一次单方面的屠杀。
——观战的美国巡洋舰“企业”号舰长
9时55分，乱战之初，明法两军的位置是这样的：
靠东侧是法军前队的“凯旋”、“拉佩鲁斯”、“益士弼”、“精灵”4舰。
略微靠西的是明军9舰。
再向西一点，是法军后队的“杜莎佛”、“豹子”、“弓手”、“鲁汀”、“突袭”、“弯刀”、“马枪”7舰。
看起来，似乎是法军舰把明军9舰夹在当中，简直形势一片大好啊。
然而实际上，法军后队7舰只有一艘巡洋舰，其他全是些几百吨的小炮舰，对明军的威胁小的可怜，以至于明军都不太愿意理会他们，宁愿集中火力对付更有战斗力的法军前队5舰。
进入乱战状态后，明军解散整体编队，以2艘姐妹舰为小队的形势互相掩护，独自对付敌人。
“定远”、“镇远”理所当然的选择了法舰“凯旋”，可是这艘4650吨的装甲舰似乎有一位老手舰长，操舵异常灵活，两次避开定镇的撞击，同时所有火力全开，打的定镇火花四溅（但都没击穿）。
定镇花了将近十多分钟，始终未能制伏“凯旋”，最后，失去耐心的刘步蟾下令“定远”换装穿甲弹射击其舰舯，尝试攻击法舰动力，迫使其减速，而林泰曾指挥的“镇远”则用榴弹射击法舰上层建筑，削弱其反击火力。
10时10分左右，之前气喘吁吁跟在主力后方，被扔下很远的明军“康济”、“泰安”、“登瀛洲”、“海境”四舰终于赶到战场，这四舰的加入，使得原本被夹击的明军现在反而对法军前队形成夹击。
10时13分，“镇远”命中“凯旋”侧舷主炮位，并引起一次小规模殉爆，木质甲板被点燃（凯旋这种老式装甲舰是内层木壳外镶嵌装甲，船上木结构件很多）。
这次火势并不大，然而主炮位后方通向弹药库的输弹口是敞开的！
法军士兵毛骨悚然，一拥而上拼命救火，就在此时，“镇远”射来的一发150榴弹命中同一部位，正在救火的法军如同收获时的麦子一般倒下一片。
随后，“镇远”号桅盘上的速射炮对这里密集的人群扫射一轮，几乎把剩下的救火队员全部打死。
1分钟后，“定远”的穿甲弹也取得战果，一枚305炮弹击穿装甲带和三层舱室，钻入锅炉仓，之后又马不停蹄击穿一座锅炉和另外两层舱室，最终停在“凯旋”号的军官居住室内。
这一炮只摧毁一座锅炉，但也让“凯旋”号失去三分之一的动力，航速由最高峰的12节跌到7节左右。
敌舰航速慢下来，剩下的事就好办了，“定远”号不顾法军几艘炮舰围攻牵制，调转船头，对准“凯旋”准备发起撞击。
不过，这最后一击最终没用出来，“镇远”榴弹引发的火灾通过打开的提弹井进入“凯旋”号弹药库，引发240药库殉爆，法军最后一艘装甲舰当场炸成一团火球！
随着“凯旋”号沉没，剩余法军士气崩溃，开始各自逃命。
明军自然不会这么轻易的放过他们，舰队依旧以小队的形态，各自选定一个目标发起追击。
法军兵败如山倒。
10时30分，明军“济远”、“沧远”击沉重伤无法动弹的法军“雷诺堡”号巡洋舰。
11时左右，“开济”、“寰泰”击沉炮舰“弓手”。
11时05分，“定远”击沉炮舰“益士弼”，“镇远”击沉炮舰“突袭”。
11时20分，炮舰“精灵”号在走投无路的情况下，被迫降旗投降，随即“南瑞”号组织陆战队跳帮，控制了这艘排水量650吨的炮舰。
11时50分，一直没能发挥作用的明军炮舰队终于抓到一个目标，那就是炮舰“马枪”号，这艘470吨的小船在四艘1300吨炮舰的围攻中坚持了20分钟才最终沉没。
12时整，丁汝昌下令各舰放弃追击集合，随即舰队开始打扫战场。
12时20分，巡洋舰“济远”号与孙笑指挥的杆雷艇39号相遇，随即孙笑等人被转送到“定远”号上。
