二时三十分，“西京丸”号挂出“我舰发生故障”的信号，退出战场。西京丸的退出，令伊东大为欣慰。但桦山资纪的冒险却并未结束。十分钟后，西京丸上的水兵发现后方有一艘中方鱼雷艇在快速追赶己舰。那是北洋水师的福龙号鱼雷艇。三点零五分，福龙向西京丸射出了第一枚鱼雷。日方了望员大惊：“舰首发现鱼雷！”水兵们拼命转动人力舵规避，炮手们则开始疯狂地转动机关炮扫射“福龙”。福龙也不甘示弱，一边闪避，一边还击。第一枚鱼雷刚擦着西京丸的左舷掠过，福龙于一分钟后在仅四十米的距离上又射出了第二枚鱼雷，方向直逼西京丸的舰腹。桦山资纪两眼一闭：我命休矣。
可是，这枚鱼雷却并未击中西京丸！而是从西京丸的下方穿过，又在其右舷冒出来，高速驶向远方。原来，由于距离过近，鱼雷未能上浮到指定深度，就已过了目标。
这一惊真是非同小可。一片“天助神佑”的惊呼中，西京丸侥幸的逃出了战场。
回头再看黄海大战。
三时零四分，定远舰腹中弹起火，火势越烧越大，浓烟严重干扰了炮手的射击。
“超、扬火，烈焰腾空，左顾定、镇远亦燃。盖敌人火药甚异，无论木铁，中炮之处随即燃烧，难于扑灭。”广甲舰次补管轮卢毓英如是回忆道。
日军则不断倾泻弹雨。如不能及时扑灭大火，后果不堪设想。平时救火已属不易，战时只有更难。身边是不时炸开的榴弹，脚下是战友的内脏与断肢。不时有新的战友倒地，又不时有新的大火燃起。
可是，火必须扑灭。
危急关头，镇远舰管带林泰曾与致远舰管带邓世昌同时作出了一个决定，以本舰驶到定远舰前，挡住日军如雨的炮弹。
奔鲸沸浪中，致远快一步冲到了前面，在日军一轮又一轮的猛烈轰击中，致远陈旧的舰体颤抖了。更令人沮丧的是：主炮的炮弹已所剩无几。
但是，当沮丧达到顶点时，也正是另一种勇气的产生。
日军震惊的看到，致远孤独而傲然的冲出了战列，直扑吉野而去。
致远究竟是想以冲角战术撞沉吉野，还是想以鱼雷击沉吉野呢？（致远未将鱼雷掷入大海）日军找不到确切答案，后人同样没有。
但是，幸存者记住了邓管带的两句话：倭舰专恃“吉野”，苟沉是船，则我军可以集事。吾辈从军卫国，早置生死于度外，今日之事有死而已！然虽死，我海军声威弗替，是即所以报国也！
日军则深知：致远必须击沉！
于是，日军集中所有炮火，猛轰致远。“吉野以纽壮火药连弹装入快炮中，密如雨下”，其中一发炮弹引爆了致远舰上的鱼雷。连锁爆炸中，致远的舰首开始一点点的下沉。最终，整个致远舰竖立着沉入了黄海。留在人们记忆中的最后一幕是：最后没入水面的巨大螺旋桨，直到最后一刻，仍在不停地旋转。
邓世昌拒绝救助，与舰同沉。
三时三十分，致远沉没。全舰官兵共252名壮烈战死，生还者仅7人。
致远沉没的巨响中，定远的大火终于扑灭了。
但新的灾难仍在发生。伊东前后夹击的构想终于实现，靖远、经远与来远相继起火，被迫驶向浅水区自救，至于左翼的济远与广甲则已逃出战场——在他们看来，会战已经结束，能给国家多保留一艘军舰，就多保留一艘吧。
在坪井航三看来，此时的战场形势对日本太有利了。正如他在战后的战事报告中所说的那样：3时30分，致远右舷倾斜沉没。经远仍在大火中挣扎，而且遭受破损，进退不得。最后敌阵终于全面溃散，各自逃遁。其中有济远、广甲、来远、经远、广丙。远则先于他舰逃跑，广甲、来远、经远、靖远继之，皆以大连湾为目标。广甲以下四舰，想要经过沿岸浅海逃走，平远、广丙则逃向北方。我相信大胜的时机正在此时，遂命令注意水的深浅，随时增减速度，追击向大连湾方面逃跑的敌舰。
对此伊东亦未反对。这表现了日军打歼灭战的决心。但有时理想中的更好往往葬送现实中的最好。
事实证明，坪井的判断并不准确。济远与广甲固然是逃了。但经、靖、来三舰却只是暂时驶向浅水区自救。很快，新的激战就开始了。
第一游击队鼓浪疾追，四时四十八分，吉野率先追及经远。五时十分左右，高、秋、浪三舰亦至。四舰全力环攻经远。一时弹下如雨，打得经远电光火迸。
烈火渐呈不可控制之势，舰体也开始冒出滚滚的浓烟，并向左舷倾斜。管带林永升“突中炮弹，脑裂死亡”（时年四十一岁）。大副陈荣接替指挥，未几亦阵亡。
二副陈京莹接替指挥，又阵亡。二十五分，右舷之推进器露出水面，前部起火。
二十九分，经远沉没，全舰270人仅16人生还。经远以一敌四的悲壮抵抗，令日本海军也不得不致以极高的敬意：
敌军终未升起降旗，一直奋战，死而后已，当可瞑目海底。
十六分钟后，坪井发现本队打出了一个令他疑惑的信号：返回本队。
出乎意料的落幕
原来，自第一游击队追击各伤舰后，主战场上出现了日军本队五舰环攻定、镇两铁舰的局面。形势一度极其危险。但刘、林两总兵临危不乱，密切协同，苦战不休。日舰的弹雨虽将两舰的上层建筑打得千疮百孔，但却无一弹穿透主装甲带。
战前被寄予厚望的三景舰，并未发挥预想中的破甲屠龙之威。
原来，“由于三景舰的主炮初速在射击120到140发炮弹后便会变低，所以不得不对射击训练次数进行限制。常备舰队的松岛由于有备用炮管，所以可进行连续射击训练，但是必须减少装药量以避免炮膛烧蚀。严岛只在东京湾入口的房总半岛馆山海面进行过一回射击训练。至于桥立，在开战之前连一次射击训练也没有搞过！”开战后，“为了击穿定、镇的装甲，这些巨炮在海战中首次实行强装药射击，结果严岛号的主炮在发射第一发炮弹后便出现了炮尾栓开闭困难、击发机损伤、水压俯仰系统漏水等故障。其他两舰主炮也出现了类似的故障……在紧急抢修后只得改为弱装药射击。这也是三景舰主炮为何未能击穿定、镇二舰装甲的一个重要原因。由于战前缺乏足够的射击训练，所以主炮的发射速度也极（慢）。”
再加上其他一些原因，虽然射击环境极佳（“黄海之战时，风微浪息，环境影响少之又少”）可是，三景舰每艘的平均射击速度居然慢到不可思议的每一小时一发！“在这场接近五小时的海战中，三景舰的三门主炮共发射13次，绝大多数都是射向定远、镇远的，计为：严岛5发、松岛4发、桥立4发。在经常无法左右上下瞄准，发炮程序又耗时的困难外，连制退装置也频出故障的情形下，命中率自然不可能高。实际上竟是悉数落空，完全没有击中任何中方舰只！”
不仅射速慢，连航速也大出问题。鉴于定远与镇远的航速是15.3节，所以三景舰的设计时速为17.5节。可是，“三景舰从来没有一艘曾达到设计的速度”。“到黄海之战时，三景舰能达到的最佳时速为14里”。只是因为定、镇二远服役期长，速度已退化到12节，才使三景舰略占上风。而之所以有这个失误，原因在于“锅炉之不济”。这又是一个不可思议的问题，因为主持三景舰建造的白劳易当时是“西方顶尖儿的锅炉专家！他不单经验丰富，而且还是推进新知的前锋性研究者，自19世纪70年代至20世纪初的三四十年间，他写过好几本深具影响力的锅炉专书，薄者四百多页，厚者七百多页”，何以在这个背景下，三景舰锅炉无一不出问题（包括那两艘在法国建造的），倒很让清军有些天佑神助的感觉了。
“真正在实战中大显神威的还是速射炮。“在整个海战中，日本舰队的120毫米速射炮共发射炮弹3979发，其中三景舰的34门炮发射了1657发，全部为爆炸威力大、杀伤力强的高爆榴弹，对北洋海军战舰上那些无装甲遮蔽的兵员、火炮、舱室多有杀伤毁坏……”
可是，在作为杀手锏的三景舰巨炮失效后，无论日军的速射炮如何逞威，就是无法击穿定、镇两铁舰的装甲。不仅无法击穿，更要承受二舰的致命反击。
下午三时三十分，中方的一发305毫米炮弹命中了1700米外的“松岛”号下甲板右舷第四号炮位。伴随着一阵惊天动地的巨响，松岛号的右舷发生了“状如百雷千电崩裂”的大爆炸。天花板被炸飞，20多米长的炮廊也被冲荡一空，包括海军大尉志摩清宜在内的28人当场丧生，68人受伤。
四号位的英制120毫米阿姆斯特朗速射炮当场被毁，炮管因剧爆而弯曲。余波所及，左舷炮架全部被毁，舵机也被炸坏，并在炮廊残破的废墟里引起火灾。
“松岛”号的前端立即被白色的浓烟整个包围，烈火迅速蔓延向全船，舰体向左倾斜了五度！
日本随军记者则如是报导：“霹雳一声，命中松岛舰下甲板，击中第四号炮。
松岛舰舰体倾斜，白烟腾起，四面暗淡，海浪涌起，疑鲸鲵也会惊而逃离。巨弹爆炸，又使火药爆炸，如百雷聚落，毒烟充满了整个军舰，伤亡80名，分队长志摩大尉也因之死亡，将士们皆抽泣而不能自恃。此时，松岛舰终于因火药爆炸而起火，黑烟冲天。许多火炮已被击毁而不能发射。”
何以一炮之威竟至于此？305毫米克虏伯巨炮的威力诚然巨大，但也不至于如此惊人。原因出在当时没有自动供弹机，炮弹打光后，从弹药库人工取弹，费时又费力，无形中必将大大降低速射炮的速射优势。对此，日军采取的措施就是提前将大量炮弹取出堆放在炮位周围。结果，当那枚305毫米炮弹击中4号炮位时，同时被诱爆的是约60枚高爆（速射）炮弹！
日本人为忽视安全付出了惨重代价。而烈火仍在蔓延。唯一令日本人感到幸运的是，爆炸没有影响到装甲甲板以下的弹药库和动力设备，也没有使水线以下产生漏洞。
在伊东的亲自指挥下，重伤员也挣扎着投入了这场灭火战斗，最后，伊东连军乐队与文职人员也投入了战斗。当日军消防队员踏上右舷炮廊的甲板时，他们看到的是阿鼻地狱样的一幕：“死者的头、手、脚、肠子到处散乱着，脸和脊背被炸得难以分辨了。那些断裂的骨头上，肌肉早已经被烧毁，就像火化后的白骨，粘乎乎的鲜血沿着舰体倾斜方向流去，滴着鲜血并且还在微微颤动的肉片粘在炮身上，还没有冷却。”
四点十分，大火终于被扑灭。但松岛号也已经彻底丧失了指挥与战斗能力。
伊东只好挂出“不管旗”：各自为战。
可是本队的“二景”与扶桑、千代田，无论如何努力，纵将定、镇二舰的非装甲部位打得破洞如蜂巢，可就是击不穿二舰厚达383毫米的水线装甲。日本兵也只有感慨：怎么还不沉呢？
感慨中，更令日本人无语的是，定远号（一说镇远号）上的一名一等下士官，居然还从容不迫地穿行于战火尸堆中，在炮火中泰然自若地摄影。
五时半，太阳渐渐西沉。伊东担心遭鱼雷艇偷袭，遂扬旗收队。十五分钟后，伊东发出信号，令第一游击队归队。他不知道的是，定、镇二舰的榴弹已打光，穿甲弹亦不足30发。而更让人大跌眼镜的是，在此前的战斗中，靖远中弹百余发，舰身大火，水线进水。来远中弹200余发，后部大火，尾炮被毁，延烧房舱数十间。“机舱热度增至200度，而舱内人员犹工作不息。及火灾消弭之后，机舱人员莫不焦头烂额。”现在二舰修理完毕后，靖远悬升队旗召集了平远、来远、广丙及福龙、左一两鱼雷艇，重新与定、镇二舰会合在了一起。
第一游击队则像醉汉一样乱转了几圈后，见到本队的信号，于是也开始撤退。半小时后，坪井终于追上了伊东。而北洋水师在追赶了一段距离后，鉴于双方航速差异太大，越追越远，于是也收队退回旅顺。而伊东则于七时十五分命各舰停驶，率幕僚登上尚完好的桥立舰，以之为新旗舰，命松岛回吴港大修，余舰则继续回航。
胜负之争
历经五个多小时的黄海大战，至此告终。
就中方而言，是役最大的失误就在于，丁汝昌战前未指定替代指挥舰。结果在丁汝昌受伤，定远桅杆被毁的情况下，中方遂陷入“无指挥”状态。诸舰只有将丁汝昌最后的三个指令作为方针贯彻始终，结果就是整支舰队的反应迟钝。
反观日方，最大的失误来自坪井航三。他将整支第一游击队带离主战场达两个小时之久，而战果仅为击沉经远。试想，如果第一游击队战力最强的四舰也加入对定、镇的围攻，结局如何？很有可能就是，两舰的水线装甲虽仍不会被击穿，可却很有可能毁于大火！而松岛号却有可能逃过一劫。反过来讲，这也正是经远悲壮的无上荣耀。
但历史终究不能假设。于是引出新的问题：究竟谁才是这次海战的胜利者呢？
黄海海战的烽烟虽已散去，但争论却迄今为休。
有人说：中国败了，日本胜了。
但也有人说：中国胜了，日本败了。
观点各异，原因在于采取了不同的评判标准。
前者以战斗损失为评判标准，认为中方五艘军舰沉没（超勇、扬威、致远、经远四舰战斗中沉没，广甲逃逸途中触礁沉没），伤亡近千人。而日方仅五艘军舰重伤（松岛、吉野、比睿、赤城、西京丸），伤亡仅600余人。毫无疑问的是日军取得了胜利。
后者则以作战任务的完成与否为评判标准。认为中方舰队的任务在护航，从一开始就没打算与日军进行主力海战。相反，日本联合舰队的任务不仅是要与北洋水师进行主力会战，更要击沉定、镇两巨舰，取得黄海制海权。可结果呢？
