日本舰队总指挥官东乡平八郎一看不妙，赶紧亲自指挥“浪速”号开足马力全速撤离，“定远”号铁甲舰穷追不舍。这时。“松岛”号、“千代田”号、“严岛”号、“桥立”号战舰赶过来救援，这四艘速度最快的日本巡洋舰摆出了“单行鱼贯阵”，刻意将“浪速”号移到舰队的左侧非战斗一面，以保全东乡平八郎的旗舰指挥军舰。

1891年，李经述已经从一个天才少年成长为一名优秀的水师提督，实战经验和战法都很娴熟。针对日舰这一“单行鱼贯阵”阵型，他马上指挥北洋舰队采取了“夹缝雁行阵”迎战，以便充分发挥联军军舰的船首重炮威力。同时，北洋各军舰加大马力前进，冲乱日军的纵队阵型，进行条块分割，以实现类似1805年特拉法尔加海战和1866年利萨海战成果。

北洋军舰的装甲普遍较厚，火力也猛，射程远，这是北洋舰队的优势。所以，在与“松岛”号相距5300公尺时，“镇远”号没有等待，先发制人，向“松岛号”开了第一炮，飞出去的炮弹落于“松岛”号舷左一百公尺海中，卷起滔天的巨浪。不一会，北洋舰队形成“人”字形的燕剪阵，集中火力，开始轮番攻击日本的军舰。

直到双方军舰距离3000米时，达到日舰速射炮适当射击距离，日本军舰才有机会开炮回击。但此时，日军“松岛”号等战舰已经被击中了多炮，远望台被打坏，在飞桥上督战的日本军令部长桦山资纪，左腿夹在了铁木中被烧伤。炮弹飞至，他旁边的两名军官被穿胸而颠，血肉飞坠，桅楼被一榴弹打穿，里面六人全部战死。

“松岛”号位于舰尾的主炮塔，被邓世昌指挥的“济远”号军舰发射的炮弹击中，两名正在炮位上操作的日本水兵当即被弹片击伤，主炮的液压旋转机构遭到严重破坏，刚发射了一发炮弹的加纳火炮顿时陷入瘫痪，被迫进行紧急抢修。“千代田”号也身中数炮，火药库附近的军官室被击穿，八吋多厚的钢板穿透三个大洞，床上器具已经粉碎，弹丸四处飞扬。

这时，刘步蟾也指挥“镇远”号发威了，拔出战刀亲自站到指挥台，大喊：“开火！炸沉日舰！”

不一会，日本“严岛”号第五号炮座被二十一公分炮弹击中，海军大尉永田廉平和他的手下五人都被炸死。日本的“桥立”号军舰被“镇远”号的炮弹击中燃起大火，刹那间，黑烟将全舰遮蔽。在炮塔内督战的分队长高桥义笃海军大尉、炮术长濑之口觉四郎海军大尉以及二等兵曹广原重槌毙命，另有七名水兵受伤。