“廣乙”駛離後，日軍集中三艦全力圍攻“濟遠”。方伯謙下令突圍，該艦全速向國內方向駛避。此時，方伯謙已經嚇破了膽，一邊掛起白旗，一邊繼續奔逃。日艦緊追不舍。就在這時，清軍第三艘運兵船“高升”號和另一艘運輸船“操江”號迎麵駛來。日艦立即分頭行動：“吉野”繼續追擊“濟遠”，而“浪速”和“秋津洲”則分別攔截“高升”和“操江”。
危急時刻，作為戰艦的“濟遠”本應保護兩艘毫無戰鬥力的運輸船，可一心隻想逃命的方伯謙卻棄“高升”“操江”於不顧，隻顧自己逃命，結果導致後者孤立無援，完全暴露在敵艦的炮火之下。事後，方伯謙極力為自己辯解，但卻難以自圓其說。他在撤離時，先掛白旗，繼之又掛日本海軍軍旗，這顯然是投敵的表現，多虧船上水手王國成、李仕茂等人不顧管帶已掛白旗的命令，憤然反擊，連發四彈，重創“吉野”，這才使“廣乙”僥幸逃脫。
就在“濟遠”逃命之時，毫無戰鬥力的“操江”號被日艦“秋津洲”號所攔截。幾個小時後，該船束手就擒。船上全部人員，以及二十萬兩餉銀、槍炮彈藥等物資裝備盡數落入敵手。更為慘痛的是“高升”號的遭遇。就在“秋津洲”攔截“操江”號之時，日艦“浪速”號也快速逼近“高升”號，並發出旗語，要求對方立即停船。“高升”號船長是英國人高惠悌，他不敢違抗，隻能服從。日軍隨即放小艇過來，並登船檢查。在查看了商船護照和有關文件後，日本人要求該船跟他們走。高惠悌指出，這是一艘英國商船，但日本人不予理睬，並離船而去。
“高升”號上運載了淮軍“仁字營”一千一百多名官兵。得到消息後，他們堅決不從。幫帶高繼善、營官駱佩德、吳炳文商量之後，一致同意與船共生死。他們讓隨船同行的北洋海軍總教習、德國人漢納根轉告英國船長，我們寧死不當俘虜，有敢降日本者，當汙我刀。高惠悌認為，抵抗是沒有用的，他們可以輕易打沉我們。但高繼善則回答，拚死一戰，決不投降。高惠悌看到勸說無用，便提出，如果你們決心抗拒，請允許外國船員離船。
高繼善拒絕了這一要求。隨後，淮軍官兵控製全船，並將船上所有的外國人看管起來。接著，高惠悌向“浪速”發信號，請求繼續談判。
這次日本人再次派小艇前來，但沒有上船。漢納根親自出麵，站在船舷上與日本人進行交涉，他說，船上的清軍拒絕當俘虜，要求返回大沽。他還強調，“高升”號是一艘英國商船，目前兩國尚未宣戰，這個要求合情合理。
可是，日方拒絕回應。“浪速”號艦長東鄉平八郎是日本最早留學英國的十二名青年軍官之一，此人充滿武士道精神，向以凶狠好戰著稱。他的名言是“艦不夠長向前一步”。甲午戰爭後，他曾率日本海軍大敗俄國，被譽為“戰神”，並被授予海軍元帥。從上午九時十五分，“高升”被迫停船始，雙方兩次交涉，均無結果。東鄉顯然失去了耐心。下午一時左右，“浪速”號突然拉響汽笛，然後向“高升”號發射一枚魚雷。魚雷沒有擊中，接著右舷五門火炮同時開火，頃刻間，彈如雨下，“高升”號上硝煙彌漫，火光衝天。船上淮軍官兵用步槍奮起抵抗，但卻無濟於事。一個小時後，“高升”號傾斜沉沒。就在中國官兵紛紛落水之時，殘忍的日本人依然不肯放過，他們乘坐小艇，大開殺戒，對落水官兵頻頻用機槍瘋狂掃射。一時間，浮屍蔽海，血染碧濤。事後據統計，船上全部官兵除少數僥幸逃生外，計有八百七十一人壯烈殉國。[399]
據淮軍研究專家翁飛先生介紹，乘坐“高升”號的官兵屬於淮軍“仁字營”，其前身是淮軍“華字營”，這是淮軍創辦初期的老營頭之一。由於當年是在合肥東鄉六家畈一帶募勇而成，因此死難者大多來自這裏。噩耗傳來，六家畈一帶悲聲震天。巢湖乃春秋戰國時楚國故地，按楚地風俗，需掛招魂幡以祭奠亡靈。由於犧牲將士屍骨無存，家鄉親人們隻能在麵向巢湖的山坡上插起一片片招魂幡。此後年年清明如此，一直沿襲至今。
豐島之戰的消息傳至國內，朝野震驚，輿論大嘩。8月1日，中日兩國皇室同時下詔宣戰，一場血雨腥風的廝殺隨即在陸海兩線拉開了大幕。