有一種說法是，“濟遠管帶方伯謙是個貪生怕死的懦夫。炮聲一響，就嚇得驚慌失措，躲藏在船艙內鐵甲最厚處，堅匿不出。沈壽昌見方伯謙如此卑怯無能，異常氣憤。主動登上望台，指揮作戰。”
實際上，炮戰初起，敵艦一彈飛來，擊中暸望台。彈片擊中沈壽昌頭部，沈當即壯烈殉國。所以沈壽昌“主動登上望台，指揮作戰”並沒有依據。
以弱對強，北洋海軍軍人們並沒有畏懼。炮手們開動全艦炮火，向敵艦猛烈還擊。
一時間，豐島海麵上，炮聲怒吼，硝煙升騰，戰雲漠漠，日光失色。敵我5艘軍艦，往來奔馳，奮力搏擊。雙方距離時而拉長至2000～3000米，時而縮短至數百米，進行猛烈的炮戰。士兵們奮力作戰。日艦浪速號還未來得及開炮，濟遠射出的炮彈，在其艦首20米處墮落，彈片紛飛，將信號索截斷。濟遠發射的炮彈曾多次命中浪速和吉野。
二副柯建章也親自在前炮台督戰。不久，又一炮擊中前炮台，柯建章中炮陣亡。同時，望台及炮台各處水手陣亡13人，傷40餘人。前炮台因積屍太多不能運轉，僅靠尾炮且戰且走。
廣乙在用炮火還擊敵人的同時，準備乘敵不備，駛近日艦，以魚雷進行攻擊，遂開足馬力向敵艦疾馳。敵艦吉野害怕廣乙撞擊，慌忙駛避，向左回旋，在海上畫出一個大圓圈。7時58分，廣乙從斜側逼近秋津洲艦尾600米處，正準備向敵艦施放魚雷，不幸被秋津洲一彈擊中桅樓，魚雷發射管也被擊毀。接著，又飛來一顆榴霰彈，在廣乙甲板上爆炸，死傷20餘人。舵手亦中炮犧牲。但廣乙仍不退避，繼續堅持戰鬥。猛發一彈，擊中浪速左舷。
這時，豐島海麵上硝煙彌漫，咫尺間朦朧莫辨。敵我雙方軍艦在硝煙掩蓋下，互不辨認。敵艦隻好鳴汽笛報知自己位置所在，以免被後續艦撞碰。
激烈的海戰進行一個多小時，濟遠在敵艦速射炮火的猛烈射擊下，中彈多處。
廣乙受傷更為嚴重。兩艦終於在強弱懸殊、炮火不濟的情況下敗退。
濟遠中炮雖多，所幸均非要害，機器無損，乃西向旅順方麵撤退。
日艦吉野、浪速見濟遠退走，開足馬力瘋狂追趕，邊追邊向濟遠發炮。
正在這時，西南方海麵有黑煙二簇，兩隻汽船向東航來，但不能辨認為何國船隻。這時，日本第一遊擊司令官坪井航三，下令各艦采取“自由行動”。由秋津洲追擊廣乙，浪速追趕濟遠。
當浪速追趕濟遠時，由西南駛來之兩船漸次接近。一為中國炮艦操江，一為懸掛英國國旗的商輪高升號。9時15分，高升輪駛近浪速號時，日本旗艦吉野發出信號，命令浪速擄獲高升，送至帝國聯合艦隊司令部處置。由吉野繼續追擊濟遠，並令秋津洲舍廣乙而截擊操江。
當時，濟遠已駛離吉野7裏之遙，但吉野時速為23節較濟遠快8節，轉瞬即可追及。吉野開足馬力，以最高速度追趕。
12時38分，當吉野與濟遠相距2500米時，以右舷炮火向濟遠猛烈攻擊。
吉野窮追不舍。水兵王國成激於民族義憤，奮起自衛還擊。他一躍跳上尾炮台，振臂一呼：“誰能助我運炮彈？”眾水手齊聲應諾。眾人協力發尾炮攻擊敵艦，連發4炮，命中3炮。第一炮擊中吉野桅樓；第二炮也命中；第三炮走線未中；第四炮命中吉野要害，船頭立即低俯。
吉野受創，不敢繼續追擊，於12時43分，轉輪退走。濟遠終能逃出沉沒之厄運。