“轰隆！”一枚120毫米炮弹击中定远舰前甲板，炸起一团火光和硝烟，弹片四溅，几名正在操作副炮的水兵顿时倒在血泊之中。但定远舰厚重的装甲带轻易挡住了这些小口径炮弹的直接撞击，舰体只是微微震动，航速未减。
“不要慌！各炮位自由瞄准，重点攻击‘松岛’、‘严岛’！保持阵型，加速冲击！”刘步蟾的声音通过传声筒传到各战位，稳定着军心。
北洋舰队这个尖锐的“v”字阵，如同一个整体，顶着日军的炮火，坚定不移地向前突击。位于锋刃的定、镇二舰，吸引了日军本队绝大部分火力，但它们坚厚的铁甲（特别是水线带装甲）展现了惊人的防御力。日军的速射炮虽然火力密集，打在镇远、定远的装甲上往往只能留下凹坑和划痕，难以造成致命损伤。而两舰305毫米主炮每一次怒吼，都让日军舰船心惊胆战。
与此同时，日军第一游击队也试图执行包抄右翼的计划。高千穗号一马当先，率领秋津洲、浪速，高速向北洋舰队右翼迂回。
“想抄我后路？没那么容易！”位于右翼的致远舰管带邓世昌洞悉其奸，他果断命令致远舰与相邻的靖远舰（管带叶祖圭）协同，“靖远兄，倭寇快船欲犯我右翼，我等需死死顶住，不可让其干扰中军决战！”
“好！世昌兄，你我并肩杀敌！”叶祖圭回应。
靖远、致远两舰迅速调整航向，以侧舷对准高速逼近的日军第一游击队，猛烈开火拦截。虽然两舰火力、航速均不及日军四舰，但她们顽强地坚守阵位，用精准的炮击迟滞著敌人的脚步。一发210毫米炮弹从靖远舰射出，险些命中高千穗号舰首，迫使坪井航三下令暂时转向规避。
战场被清晰地分割为两个部分：中央是巨舰对决，炮声震天；右翼是高速舰之间的追逐与反追逐，弹雨如织。整个海面被硝烟、火光和水柱所笼罩，空气中弥漫着刺鼻的硫磺味和血腥气。
战斗进入白热化。北洋水师的“v”字阵型发挥了奇效，它不仅有效集中了舰首火力，更迫使日军本队无法从容展开横队进行舷侧齐射，反而被北洋舰队带着节奏，陷入了正面硬碰硬的炮战，这正是日军不愿意看到的。
而定远、镇远两舰的305毫米主炮，在经过初期的试射后，精度越来越高。
约十一时二十分，一个决定性的时刻到来。
镇远舰的一发305毫米榴弹，以近乎完美的弹道，跨越约五千米距离，狠狠地砸中了日军旗舰松岛号的右舷后部！
“轰——！！！”
一声惊天动地的巨响！这发炮弹精准地命中了松岛号的副炮弹药库位置！剧烈的爆炸瞬间发生，火光冲天而起，浓烟裹挟著破碎的钢板、火炮零件以及人体残肢，直冲云霄！松岛号的整个右舷后部被撕开一个巨大的缺口，海水疯狂倒灌，舰体迅速开始右倾！
“司令官阁下！右舷弹药库殉爆！损害管制失效！舰体倾斜超过十五度！”凄厉的呼喊在松岛号舰桥上响起。
伊东祐亨在剧烈的爆炸和震动中险些摔倒，他扶著栏杆，看着迅速倾斜的甲板和陷入火海与混乱的后部舰体，脸上血色尽失。他知道，松岛号完了。
“发出信号，我舰重伤，失去战斗力，由‘严岛’接替指挥，各舰继续奋战”伊东祐亨艰难地下达了最后一道命令，然后在副官的搀扶下，开始准备转移司令旗（事实上已极为困难）。
松岛号的沉没速度超乎想象。在爆炸发生不到二十分钟后，这艘被日军寄予厚望、装备320毫米巨炮的旗舰，带着包括伊东祐亨在内的数百名官兵（伊东祐亨最终未能成功转移），翻滚著沉入了冰冷的黄海海底，只在海面上留下一个巨大的漩涡和一片油污、碎片。
旗舰的突然沉没，给日军本队带来了巨大的震撼和指挥混乱。
“打得好！镇远打得好！”定远舰上，刘步蟾通过望远镜看到松岛号爆炸沉没的壮观而惨烈的一幕，激动地大声叫好。北洋舰队士气大振！各舰炮火更加猛烈。
接替指挥的严岛号管带横尾道昱，还未来得及完全稳定局势，便迎来了北洋舰队更加凶猛的攻击。
失去了统一有效的指挥，日军本队阵型开始出现散乱。而定远、镇远则抓住机会，率领整个“v”字阵型，如同烧红的尖刀切入黄油，进一步突入日军本队阵中。
此时，北洋舰队各舰得以更近距离开火，火力全开。经远、来远等舰的210毫米、150毫米炮弹也频频命中目标。
十一时四十分左右，定远舰的又一发305毫米穿甲弹，如同死神的请柬，准确的命中了严岛号的舰体中部水线附近！
厚重的穿甲弹轻易撕开了严岛号相对薄弱的水线装甲，钻入内部后猛烈爆炸。锅炉舱、轮机舱遭到毁灭性打击，蒸汽狂喷，动力瞬间丧失。严岛号速度骤减，舰体开始大量进水，倾斜角度不断加大。
“不行了！严岛号也”横尾道昱绝望地看着无法控制的局面。在挣扎了半个多小时后，严岛号也步了松岛号的后尘，沉入大海。
日军本队连续丧失两艘核心战舰，剩下的桥立号（也已被多次击中，燃起大火，舰长重伤）、千代田号等已是惊弓之鸟，无力再组织有效抵抗，纷纷转向脱离战场。桥立号在浓烟中勉强撤退，但已彻底失去战斗力，退出序列。
此刻，在右翼，战局也发生了决定性变化。
靖远、致远两舰在顶住日军第一游击队最初猛攻后，虽然自身受伤不轻（致远舰水线处被击中数弹，进水严重，航速下降；靖远舰上层建筑多处起火），但她们等来了援军，平远、广丙等舰以及完成中央突破后转而支援右翼的经远、来远舰。
北洋舰队在右翼形成了局部兵力优势，反过来对日军第一游击队进行了包抄。
高千穗、秋津洲、浪速等舰见本队崩溃，己方陷入重围，顿时慌了手脚。坪井航三试图下令撤退，但为时已晚。
致远舰管带邓世昌见高千穗号欲逃，怒目圆睁，大声喝道：“倭舰专恃，苟沉是船，则我军可以集事！撞沉高千穗！”