下午二点半。平远、广丙两舰以及福龙、左一两艘鱼雷舰加入战斗。黄海海战打响时。当时沿大东沟近岸航行担任舰队侧翼警戒地鱼雷左一营都司蔡廷干。立即率领“福龙”号及本部鱼雷艇队尾随“平远”、“广丙”两舰奔赴大东沟海域参战。接着平远、广丙两舰首先与日舰西京丸、岩岛及旗舰松岛号交战。
由于日舰比睿、赤城刚刚逃出战区。西京丸地右舷随即暴露在北洋舰队前方。立即遭到平远、广丙等北洋舰队各舰炮火地猛烈轰击。其舵机遭到损坏。只能靠人力舵勉强航行。不久。右舷又中一弹。立即出现裂缝。渗进海水。程璧光指挥广丙舰不断地击中敌舰。当平远驶近松岛二千二百米时。突然发射二十六公分炮弹。击中松岛地中央水雷室。四名鱼雷发射手中弹身亡。松岛也发炮还击。炸毁了平远地二十六公分主炮。并引起火灾。平远见势不敌。转舵驶避。两舰虽然都首发命中松岛及西京丸并引起大火。终因本身火力太弱。又系木质船身先后被日舰还击受创退出战斗。海战中。程璧光腹部被弹片击中。血染内衣。依然坚持指挥。
面对强大地日本舰队。蔡廷干毫不畏缩。指挥属下艇队。把日方军旗舰舰松岛从舰队编队中分割开来。自己指挥福龙号向西京丸发射鱼雷。由于距离太远而没有命中。面对敌舰猛烈炮火地射击。蔡氏昂然挺立在指挥台上。下令福龙号全速衔尾向西京丸急进。当逼近敌舰约三十米时。西京丸连发三枚鱼雷。福龙号转舵避开。其后。福龙号立即折回。全速冲向西京丸舰首。又发射出一枚鱼雷。谁知鱼雷竟然从舰底穿过。其他将校也相对默然。但是因为距离太近。鱼雷从舰下穿过。未能触发。西京丸得以保全。向南驶离战场。无奈鱼雷已经用完。福龙艇遂全速退出战斗。中途救起不少堕海飘浮地北洋海军将士。
此时。小日本舰队还剩九舰。与北洋舰队地八舰相对。第一游击队已经迂回到北洋舰队地背后。与本队策应夹攻。使北洋舰队首尾难以相顾。由于日舰以排炮击毁定远地信号装置。使北洋舰队指挥失灵。
北洋舰队诸小队此时只能各自为战。队形也凌乱不整。但将校用命。士气未减。丁汝昌负重伤不能站立。裹伤后始终坐在甲板上激励将士。
这时定远舰腹忽中一炮。猛烈地火焰从炸开地洞口喷出。定远忙集中人力灭火。攻势转弱而火势不减。日舰第一游击队趁机靠近攻击。镇远、致远见此情形。急速向旗舰靠拢。迎战日舰。定远地火灾最终得以扑灭。但致远舰却中弹累累。下午三半。数颗炮弹同时命中其水线鱼雷舱。并引起爆炸。右舷随即大量进水倾斜。见此情形。管带邓世昌依然指挥若定。下令军舰撞向吉野。奈何吉野慌乱之中发射了一枚鱼雷击中致远舰首。加速了舰首地下沉。最终使得致远舰大头朝下沉没大海。
邓世昌落水后，拒绝接受救生圈，鱼雷艇左一也来救助，却被拒绝，其爱犬游到身边咬着他的手臂，想将他拖回救援船上，反被他用力按入水中，自己也随之沉没。全舰二百五十余名中外官兵，除七人获救外，全部葬身大海。战后，邓世昌的壮烈殉国震动了朝野，光绪帝亲笔赐挽联‘此日漫挥天下泪，有公足壮海军威’，又作诗一首：‘城上神威炮千斤，枉资剧冠挫我军，后来无道终许汝。’
致远沉没后，位于北洋舰队左翼外侧的济远、广甲二舰就变得孤立于本队了。开战后，济远数次中炮，伤亡十余人，由于前不久被吉野追命的打，管带方伯谦此刻怕的要命，况且军舰只是简单的修理了一下，根本无法抵得住敌舰的再度轰击，于是便挂出“本舰重伤”信号，不料他看见致远沉没，吓的连忙转舵向西驶离战区，于半夜两点反回到旅顺港。广甲管带吴敬荣见济远逃跑，心想：‘我是南洋的人，被你们强扣下，本来就不想打仗，如今队长都跑了，咱也跟着跑吧’，于是也跟着跑路，可惜慌不择路，船底触礁搁浅。随即放下小船划回旅顺。
济远、广甲逃离后，第一游击队死死咬住经远一舰，四面围攻。经远以一抵四，毫不畏惧，拼死抵抗。林永升，左翼左营副将，经远号管带同左翼左营守备陈京莹协同御敌救火，毫不畏惧，表现极为出色，激战中，管带林永升头部中炮牺牲，随后帮带大副陈荣也中炮壮烈牺牲，接着陈京莹接替指挥，全舰将士戮力奋战，不久陈京莹也中炮阵亡，陈京莹牺牲后，经远水兵在没有指挥官的情况下仍然坚持作战。此时，四艘日舰逼近到二千米以内，用速射炮实施近距离打击，终于将经远击沉。全舰二百七十余人中，除十六人获救生还外，其余全部遇难。
至此北洋舰队二主力舰沉没、二舰逃走，只剩下定远、镇远、靖远、来远四艘主力舰；小日本舰队一舰重伤逃脱，尚有九艘战舰。日本方面跃居绝对优势。<div>