超勇、揚威雖被日本第一遊擊隊擊中起火，但並未停止戰鬥。官兵們一麵救火，一麵抗擊，特別是超勇，艦體雖已左右傾側，然猶以前主炮不停地向敵艦射擊。
當比睿冒險闖入北洋艦隊陣中，企圖抄近路與本隊會合時，正與超勇相遇。超勇在烈焰升騰中也不肯放過敵艦。一麵救火，一麵向比睿發炮轟擊，表現了同敵人血戰到底的英雄氣概。
之後，敵艦本隊繞至北洋艦隊陣後，聚攻超勇。
超勇孤立無援，2時23分，終於在敵艦炮火叢集下，於東經123度32分1秒，北緯39度35分海麵沉沒。
管帶黃建勳落水，有人拋長繩救援，黃從容予以拒絕，壯烈殉國，表現出一個艦長誓與軍艦共存亡的英雄氣概。艦上士兵也大部壯烈犧牲。
揚威中炮起火後，艦體緩緩下沉，艙麵進水。首尾兩炮交通斷絕，而彈藥供給又無途徑，陷於進退維穀之境，不得已向大鹿島方麵退卻，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30厘米半炮彈，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500米的近距離內，用猛烈的炮火重創該艦，西京丸再次中彈起火。
北洋艦隊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15尺處穿過。接著，福龍號魚雷艇右轉，在接近西京丸左舷艦首40米的近距離，發射第三顆魚雷。西京丸再想躲避已來不及。隨日本帝國聯合艦隊出海巡視戰況的日本海軍軍令部長樺山資紀正率幕僚在吊橋上觀戰，見狀駭極，嚇得目瞪口呆，說不出話來，心想：完了，我們已走到了生命的盡頭，眾人相對默然，唯有瞑目待斃而已。
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，尤其可欽可佩，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，受傷攲側。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快，橫行無忌，氣憤地對大副陳金揆說：“吉野是日本艦隊的主力戰艦，若能將其擊沉，北洋艦隊即可由劣變優，轉敗為勝。”
鄧世昌遂決意與之衝撞，同歸於盡。準備以己之犧牲，保全軍之勝利。
致遠全速向吉野猛力衝擊。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，艦身破裂。3時30分，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7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“全艦俱沉，豈有艦長獨存之理。”予以堅決拒絕。
鄧世昌平時養有一隻愛犬，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，溺犬首於水，自己也沉沒於洶湧的波濤之中。犧牲時年僅46歲。
鄧世昌，廣東番禺人。早年畢業於福州船政學堂，成績優異，為人剛直不阿，治軍精勤。甄選士卒，賞罰嚴明，深為士兵所尊重。甲午戰爭爆發，力主抗戰。曾多次表露：“設有不測，誓與日艦同沉。”在戰鬥中，他終於忠實地履行了自己的誓言。甲午戰爭後，山東人民群眾為紀念鄧世昌為國捐軀，英勇犧牲的愛國精神，特為他塑像建祠，歲時祭祀。祠在山東成山角之巔，俯瞰大海。今塑像雖毀而祠址猶存。