丁汝昌所在的旗舰，“定远”一马当先，迎向敌舰队。首战告捷，中国舰的炮火击中了日本的“先锋”号。中国舰队的旗舰也遭到攻击。
日本海军在大同江外海面，集中了十二艘军舰，包括其全部精华，即吉野、高千穗、秋津洲、浪速、松岛、千代田、严岛、桥立等八艘五千马力以上的主力舰和巡洋舰。
开战初期双方参战兵力比较，当时的北洋水师和日本舰队，按火炮鱼.雷发射管总排水量总兵力平均航速等进行比对。
据英国海军年鉴统计，日本舰队的火力实际上相当于北洋舰队的三倍。
战斗开始不久，北洋舰队旗舰“定远”舰由于下水十二年，久已失修，舰桥被突然开火的大炮震塌，丁汝昌摔伤，信旗被毁。
丁汝昌拒绝随从把他扶入内舱，坚持坐在甲板上督战，可是他只能鼓一舰士气。
因旗舰信旗被毁，战斗刚开始，北洋舰队就失去了指挥。日方的四舰利用航速优势绕攻北洋舰队右翼“超勇”、“扬威”，二舰相继被击中起火，退出战斗。
日舰“吉野”也被北洋舰队击中起火，但很快被扑灭。十三时三十分左右，“超勇”沉没。
当日本的四舰绕攻北洋舰队右翼时，本队也与北洋舰队主力交相攻击。日舰“比睿”、“赤城”、“扶桑”、“西京丸”被北洋舰队截击。
“定远”、“来远”、“经远”重创“比睿”、“赤城”；“赤城”舰长坂元八郎太当场毙命。“西京丸”也受重伤。
十四时十五分左右，日本部分军舰绕至北洋舰队背后，形成夹击之势。北洋舰队腹背受敌，队形更加混乱。在混战中，北洋舰队一直冲杀在前的“致远”舰受到日“吉野”、“高千穗”等的集中轰击，多处受伤，船身倾斜。
日本的“吉野”号舰冲在最前面，正遇上全身着火的“致远”舰。管带邓世昌下令撞沉“吉野”。
“致远”舰向“吉野”号右舷高速撞去。日舰官兵见状大惊失色，拼命逃窜，并向“致远”舰连连发射鱼.雷。“致远”舰躲过一条鱼.雷后，不幸为另一条击中，全舰官兵二百五十二人壮烈战死。
“经远”继续迎战“吉野”，也中弹起火，管带林永升、大副陈策阵亡，随后舰也被敌鱼.雷击沉，全舰二百七十人除十六人获救外，全部殉难。
“致远”沉没后，“济远”管带方伯谦下令“济远”号撤出战斗。关于“济远”号的撤出，有说是临阵脱逃，有说是因中弹过多，暂时退出战斗，是避至