隨後日本的策略起了效果，在聯合艦隊迫近威海之後，清廷大怒，光緒皇帝責難北洋水師提督丁汝昌不能保衛疆土。
戶部尚書翁同龢更是指責道，耗費朝廷巨資打造的北洋水師，到底能不能與日人交戰？
其矛頭更是指向北洋掌舵人李中堂，其目的也是不言而喻。
被逼無奈的李中堂，不得不命丁汝昌赴黃海巡航以平息皇帝的憤怒和緩解輿論的壓力。
1894年9月12日，北洋水師主力艦12艘由威海出發，赴鴨綠江口的大東溝，護送陸軍登陸。
9月13日，聯合艦隊本隊和第一游擊隊開赴鴨綠江口，搜尋向北洋水師主力決戰。
中日兩方艦隊都雲集到一處，自然非常容易發生交戰。
17日，在大東溝海域，兩方戰艦終于都發現對方。于是一場關系到中日戰爭走勢的海戰就此展開。
一交戰日本就撞了大運，聯合艦隊旗艦松島號開炮將定遠主桅擊中，指揮信號索被炮火擊毀，在飛橋上督戰的丁汝昌身負重傷，無法繼續指揮。
這一開場，北洋水師各艦除能隨定遠進退之外，已經失去了指揮。
隨後日本艦隊裝備的大量管退炮炮，就讓北洋水師嘗到了苦頭。雖說北洋水師也裝備有速射炮，但是由于李中堂撥給的費用較少，數量也不夠，所以這場海上炮戰，其打的很吃力。
交戰沒多久，楊威、超勇兩艘老艦就被擊沉，隨後平遠號也被引燃大火，不得不退出戰斗。
濟遠號管帶方伯謙被慘烈的交戰給嚇住了，擅自撤離了戰場。
濟遠號擅自撤離，極大的打擊了其他各艦官兵的士氣（現在網上居然有為方伯謙翻案的言論，這也是夠了）。
而日本聯合艦隊則士氣大振，指揮官伊東佑亨中將更是發出要全殲北洋水師主力的豪言。
當然他這樣說也是有自己底氣所在，兩艘花費巨資的吉野、秋津洲兩艦，在海戰中表現極為出色，是聯合艦隊倚重的利器。
果然隨後在兩艦的帶領下，經遠、來遠兩艦也隨後戰沉。
至此北洋水師，除了定遠、鎮遠裝甲艦，以及致遠、靖遠兩艘裝巡之外，其他主力戰艦，不是被擊沉就是退出戰斗。
當然這四艘戰艦想要被擊沉，也不是像其他兩三千噸巡洋艦那麼容易。
其厚實的裝甲，抵擋住了聯合艦隊大量速射炮的攻擊。
但是目前戰場態勢對北洋水師極為不利，已經完成任務的游擊艦隊加入到對四艘北洋戰艦的圍攻中，雙方從下午三點一直打到五點三十分。在兩個多小時的時間里，鎮定二艦各自承受了三四百發的炮彈。而致遠、靖遠兩艦也有兩百余發，當然聯合艦隊也不太好過，雖然北洋發射的炮彈少，但是基本上聯合艦隊每艦各自吃了三四十發炮彈。尤其是鎮定二艦的305毫米主炮，更是威力驚人。將比叡、扶桑兩艦，打的重傷撤離戰場。而致遠、靖遠兩艦也不甘落後，將千代田、西京丸兩巡洋艦，打的重傷退出戰斗。
而打到後期，北洋四艦炮彈告急，這時候致遠號管帶丁汝昌做出了一個重要決定，讓靖遠與鎮遠、定遠三艦撤離戰場，他駕駛致遠號斷後。
面對丁汝昌舍生忘死的舉動，其他三位管帶也知道，這時候已經打不下去，只能留下致遠號先行撤離。
而日本聯合艦隊司令官伊東佑亨，看到北洋艦隊的舉動，決定見好就收吃下致遠號。讓他做出這個決定也有日本聯合艦隊炮彈不多的原因，集中打掉一艘，總比放掉四艘要強。
于是接下來致遠號遭到聯合艦隊圍攻，其身中四百余發炮彈，導致人員損失80%，而且火炮動力全失，淪為海上浮棺。此時日本聯合艦隊依然眼饞該艦，發信號要求其投降，被丁汝昌斷然拒絕，最終被高千惠號就近用魚雷擊沉，而丁汝昌也隨該艦一同陣亡。
而致遠號艦上四百名余名官兵，只有三十二人獲救。
隨著致遠號的沉沒，也標志了大東溝海戰的結束。
在這場海戰中，北洋水師損失絕大部分主力戰艦，損失噸位高達1一萬九千多噸，人員損失高達一千五百多人。而聯合艦隊噸位損失2300噸（比睿號巡洋艦，在歸途中重傷沉沒），人員損失600多人。
可以說這場海戰之後，北洋水師已經沒有與聯合艦隊抗衡的勢力。雖然還剩下三艘七千噸大艦，但是其他戰艦已經傷亡殆盡，缺少其他輔助戰艦之後，北洋水師實力下降了一大截。
至于那位臨陣月兌逃的濟遠號管帶方伯謙，回到駐地後就被收押起來，最終被處以極刑。
大東溝海戰結果除了當事兩國之外，也被以極快的速度傳遍了世界。
雖然中日只見的戰爭還在繼續，但是對海戰過程的討論已經有了初步的看法。
首先，管退炮將是未來艦炮的主流，其次軍艦編隊也應該以噸位航速進行編組，另外指揮官必須在戰前指定接任軍官，不得是同一艘戰艦軍官等等。
當然談論最多的還是，快速的巡洋艦絕不應該與慢速的裝甲艦混編。
沒錯，這次北洋水師其實最大的失利，就是將兩艘航速達到18節的致遠靖遠裝巡，與14節的定遠、鎮遠混編。
這雖然極大增強了北洋戰列編隊的實力，但是卻將巡洋編隊極度削弱。
要不然日本游擊編隊哪能那麼快消滅北洋的巡洋編隊，為贏得這場海戰打下了基礎。
這也充分說明北洋提督丁汝昌，不是一個合格的艦隊指揮官，其指揮才能太弱。
說起來，北洋水師不是有那麼多顧問麼，尤其是身為總顧問的安東尼奧少將，更應該指出其中的錯誤。
安東尼奧少將他冤枉啊，之前在艦隊出海的時候，他就已經提過了，但是奈何這位丁提督堅持認為本隊才是關鍵，只要打垮敵人本隊，那麼再與敵巡洋艦編隊交手。
而後面的事大家都知道了，重傷失去指揮官後，北洋水師完全就是各自為戰，這不輸還有什麼天理。
而隨著北洋水師的失利，日本得到制海權後，運輸線路也就無後顧之憂了，接下來就要看陸地上的表現了。