在戰略決策方麵，日本聯合艦隊司令東鄉平八郎大將根據俄國艦隊補給供應情況，斷定俄國艦隊將通過對馬海峽直接前往海參崴。於是1905年5月20日，東鄉下令讓日本聯合艦隊的主力在對馬海峽附近海域隱蔽起來，以逸待勞，等候俄國艦隊的到來；同時在俄國艦隊可能經過的各條航道上布設水雷，並讓日本的巡洋艦、炮艦在各個關口巡邏。而羅日傑斯特文斯基考慮到能源供應及士兵疲憊等問題，他意欲盡快到達海參崴進行休整，再尋機和日本艦隊主力較量，於是選擇了對馬海峽航線這條捷徑，也正中日軍下懷。5月25日，俄國艦隊從台灣附近出發，26日到達上海附近，27日清晨進入對馬海峽，鑽進了日本艦隊的包圍圈，對馬海戰爆發。
戰爭經過
5月27日清晨4時45分，日本聯合艦隊偵察船在九州西部海域“信濃丸”發現了俄國艦隊，5時5分，東鄉下令全艦隊出擊，1小時後日本艦隊開始尾隨俄國艦隊前進，在中午11時15分雙方進行了試探性的交火，11時30分，俄國艦隊司令羅日傑斯特文斯基下令暫停射擊，改變陣形，以利戰鬥，命令第一、第二分隊加速到11節，行駛到另一個縱隊前麵。由於他沒有同時下令另一縱隊減速，整個俄國艦隊的陣形陷入混亂。13時40分左右，日本艦隊主力在右前方出現，成單排一列式，企圖截斷俄國艦隊的航線。臨戰前，東鄉對全艦隊發出信號：“皇國興廢，在此一戰，諸位尤須奮發努力。”羅日傑斯特文斯基再次下令成戰鬥隊形，但已經來不及了，日艦截斷了俄國艦隊的航線。
14時8分，為奪取有利攻擊陣位，東鄉毅然下令敵前180°大轉向，即著名的“U”型轉彎。趁此有利時機，俄國艦隊全然不管各種火炮的有效射程，一律從萬米距離首先開炮。不出幾分鍾後，便有3艘日艦受重傷，1艘喪失戰鬥能力。日本艦隊雖然付出了高昂的代價，但最終完成了“U”型轉向後，實現了與俄國艦隊的平行前進，並利用其上風位的航速優勢迫使俄國艦隊偏離原航向。當日本艦隊逼近到距俄艦6500米時，東鄉一聲令下，日艦所有大炮同時向俄艦開火，俄國艦隊旗艦“蘇沃羅夫公爵”號遭到日方炮火的集中猛烈射擊，14時20分，船舵被打壞，軍艦失去控製，艦隊司令羅日傑斯特文斯基也身受重傷，全部上層建築都被打爛的“蘇沃羅夫公爵”被迫退出戰列在海麵上漂浮，俄國艦隊陷入沒有指揮的混亂局麵。同時，俄國第二分隊的旗艦“奧斯利亞比亞”號受重創，後來其艦艏吃水線上被打開了一個大口子，海水湧入，船頭下沉，約在15時30分左右沉沒。此後，失去統一指揮的戰列艦“亞曆山大三世”號和“波羅丁諾”號也被日艦炮火擊中燃起大火。而在戰列艦進行交戰的同時，雙方的巡洋艦也在激烈交鋒。巡洋艦交火約從14時45分開始，主要在俄國第一巡洋艦分隊和日本第三、四分隊間展開，戰鬥中日本3艘巡洋艦受重傷，俄國數艘輔助船起火焚毀。至16時左右，俄國艦隊敗局已定，戰列艦中的兩艘期間一艘沉沒，一艘失去作用，其餘大部受損，前往海參崴的航道也已被封鎖，而日艦則基本保持了開戰時的完好狀況。16時45分，日本第五、六分隊投入戰鬥，向俄國巡洋艦發起進攻。不久，“斯維特拉娜”號被擊沉，另一艘舊式巡洋艦“頓斯科伊”在英勇地抗擊了6艘日本巡洋艦的圍攻，並擊傷了其中的兩艘（“浪速”號和“音羽”號）後，為避免被俘而由船員於29日自行鑿沉。“奧列格”號、“阿芙樂爾”號、“珍珠”號，二艘驅逐艦和三艘軍需船，向北突圍未遂，便南下逃往菲律賓。到晚19時，千瘡百孔的“亞曆山大三世”號戰列艦沉沒，艦員全部遇難，10分鍾後，“波羅丁諾”號彈藥庫被日本“富士”號擊中，彈藥庫被摧毀，並引起了鍋爐爆炸，當即下沉，僅一人幸免於難。在海上漂浮的旗艦“蘇沃羅夫公爵”號於19時20分，受到日本驅逐艦發射魚雷的攻擊而最終沉沒。至此，白天的戰鬥結束。