主要火炮（門） 魚雷
吉野 河原要一 4225 15公分 速射4 512公分 速射8
高千穗 野村貞 3709 26公分 2 415公分 速射6
秋津洲 上村彥之丞 3150 15公分 速射4 412公分 速射6
浪速 東鄉平八郎 3709 26公分 2 415公分 速射6
本隊第一群陣：
艦名 艦長 排水量 速度（節） 主要火炮（門） 魚雷
松島 尾本知道 4278 32公分 1 412公分 速射12
千代田 田內正敏 2439 12公分 速射1 03
嚴島 橫尾道立 4278 32公分 1 412公分 速射11
本隊第二群陣：
艦名 艦長 排水量 速度（節） 主要火炮（門） 魚雷
橋立 日高壯之承 4278 32公分 1 412公分 速射12
比睿 櫻井規矩之 2284 17公分 22左右 15公分 速射6
扶桑 新井有貫 3777 1 28公分 4 215公分 速射4
本隊右側：
艦名 艦長 排水量 速度（節） 主要火炮（門）
西京丸 鹿野勇之進 4100 12公分 速射4
赤城 坂元八郎太 622 12公分 速射4
北洋艦隊的配備情況：
艦名 艦長 排水量 速度（節） 主要火炮（門） 魚雷
定遠 劉步蟾 7335 公分 4 315公分 2
鎮遠 林泰曾 7335 公分 4 315公分 2
經遠 林永升 2900 21公分 2 415公分 2
來遠 丘寶仁 2900 21公分 2 415公分 2
致遠
鄧世昌
2300 21公分 3 415公分 2
靖遠 葉祖圭 2300 21公分 3 415公分 2
濟遠 方伯謙 2300 21公分 2 415公分 1
平遠 李和 2100 26公分 1 115公分 2
超勇 黃建勳 1350 25公分 2
揚威 林履中 1350 25公分 2
廣甲 吳敬榮 1296 15公分 2
廣丙 程璧光 1030 12公分 3
另外六艘艦艇為炮艦鎮南、鎮中和魚雷艇福龍、左一、右二、右三。
在日軍逼近平壤的同時，日本艦隊集中了吉野、高千穗、秋津洲、浪速、松島、千代田、嚴島、橋立等12艘主力艦和巡洋艦，也在極力尋求與北洋海軍主力決戰。而豐島海戰後，北洋艦隊上下也時刻警惕，據當時艦上的美國專家馬吉芬說，“艦員中，水兵等尤為活潑，渴欲與敵決一快戰，以雪廣乙、高升之恥。士氣旺盛，莫可名狀。”
9月17日上午，北洋艦隊護送運兵船任務完成後開始返航時，突然發現西南方向海面上有幾簇黑煙，瞭望後判定為來襲的日本艦隊。丁汝昌立即下令各艦準備戰鬥，為了發揮各艦艦首主炮的威力，北洋艦隊以犄角雁行小隊陣迎敵，其中以旗艦定遠和鎮遠兩艘鉅艦居中，致遠、靖遠、濟遠、廣甲在左；經遠、來遠、超勇、揚威在右，艦隊形成一個扁Ｖ字形，向日艦的一字陣攔腰衝去。
中午12時50分，雙方艦隊接近至5300米時，定遠為震懾敵艦，首開巨炮，落在吉野舷左一百米處，海水四濺，聲勢驚人。十秒鐘後，鎮遠艦也向敵艦開炮。三分鐘後，日艦也開始發炮還擊，剎時間，雙方各艦百炮轟鳴，大東溝海面一時間硝煙瀰漫，海水都為之沸騰。
這場規模巨大、時間持久併為世界所震驚的海上鏖戰，終於正式打響了。
速度最快的日艦第一遊擊隊本是攻擊北洋艦隊的定遠鎮遠兩艦，但見兩艦來勢兇猛，便突然向左大轉彎，以斜線加速從定遠、鎮遠二艦之前奪路而進，直撲北洋艦隊的右翼超勇、揚威二艦。超勇、揚威二艦奮勇抵抗，並擊中吉野和高千穗數炮，擊斃擊傷敵人數十人，但兩艦本是小艦，船齡長，速度慢，火力與防禦能力都很差，最終不敵號稱“帝國精銳”的日本第一遊擊隊四艦。
半小時後，超勇、揚威