揚威中炮起火後，‘次第下沉，艙麵進水。首尾兩炮交通已絕，而彈藥供給又無途徑，陷於進退維穀之境‘，不得已向大鹿島方向退卻，中途擱淺。西京丸在發出‘比睿、赤城危險‘信號報警後，正擬轉舵逃遁，被鎮遠、定遠奮力追及。2時15分，定遠以三十公分半炮彈，先後命中西京丸左右舷側及上甲板，通向舵機的蒸汽管被擊毀，舵機失靈。西京丸被迫發出‘我舵故障‘信號。接著，又連中數彈，火災大作，速力大減，勉強用手舵代替舵機航行。2時40分，平遠、廣丙及魚雷艇再次歸隊助戰，適與西京丸相遇。眾艦將西京丸團團圍住，在五百米的近距離內，用猛烈的炮火加以懲罰，西京丸再次中彈起火。福龍號魚雷艇以高速逼進西京丸，連發兩顆魚雷。西京丸見狀大駭，急轉舵躲避。第一顆魚雷偏右未中，第二顆魚雷從西京丸右舷十五呎處穿過。接著，福龍號魚雷艇右轉，在接近西京九左舷規首四十米的近距離，發射第三顆魚雷。西京丸再想躲避已來不及。樺山資紀率幕僚在吊橋上，‘見狀駭極，嚇得目瞪口呆，說不出話來，以為我事已畢，相對默然‘，唯有瞑目待斃而己。可惜因距離過近，魚雷從西京丸艦下深水通過，由右舷出去，未能觸發。西京丸得以僥幸逃離戰場。
致遠號官兵奮勇殺敵，視死如歸的英雄氣概，尤為可欽可佩，可歌可泣。在管帶鄧世昌指揮下，致遠號縱橫海上，與敵奮戰，中彈累累，受傷欹側。在激烈的戰鬥中，炮彈垂盡。這時，恰與日艦吉野相遇。鄧世昌見吉野恃其船捷炮利，橫行無忌，氣憤地對大副陳金揆說‘倭艦專恃吉野，苟沉是船，則我軍可以集事‘。決意與之衝撞，同歸於盡。準備以已之犧牲，保全軍之勝利。陳金揆深為感奮，遂鼓快車向吉野猛力衝突。吉野駭懼，慌忙駛避，並連續發射魚雷以自衛。不幸，致遠中雷，鍋爐迸炸，船身破裂。3時30分，以右舷傾斜，在東經123度34分，北緯39度32分的黃海海麵上沉沒。全艦官兵除七名遇救外，全部壯烈殉國。
鄧世昌墜海後，隨從劉忠跳入海中以救生圈援救，使之浮出水麵。鄧世昌以‘闔船俱沒、義不獨生，仍複奮擲自沉‘。鄧世昌平時蓄一愛犬，遊至身邊，以口銜世昌臂，使之不沉。世昌揮之不去，並以口銜其發辮。鄧世昌抱決與全艦將士同生死、共存亡的決心捺犬首於水，自己也沉沒於洶湧的波濤之中。犧牲時年僅四十六歲。
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