С помощью крейсеров и канонерок оборона входа была максимально усилена. Брандер, затонувший на отмели Маячной горы, почти на том месте, куда 26 января выбросился «Ретвизан», был утилизирован как подводный, а частью и надводный бруствер, за которым, вплотную к нему ошвартовавшись, расположился «Гиляк». Вместе с новыми прибрежными батареями (из пушек, снятых с «Ангары»), находившимися от него вправо и влево, получалась первая линия обороны. Дальше на бочках по правую и по левую стороны пролива стояли канонерки — это была вторая линия. В глубине, имея под своим огнем весь проход, «Аскольд» и «Баян» образовывали третью линию обороны.
Вечером 30 марта Макаров отправил на разведку два отряда миноносцев. Ночью миноносец «Страшный» (командир — капитан 2-го ранга Юрасовский) заблудился и встретил отряд японских миноносцев. Юрасовский принял их за своих и пристроился за ними. Японцы тоже приняли его за своего, и так они несколько часов бродили в окрестностях Порт-Артура. С рассветом ошибка выяснилась, и японские миноносцы открыли огонь по «Страшному». Тот выпустил торпеду, но промазал, в другой же торпедный аппарат попал японский снаряд и вызвал взрыв зарядного отделения мины. «Страшный» начал тонуть.
На выручку «Страшному» из Порт-Артура вышел крейсер «Баян». Японские миноносцы стали уходить. «Страшный» затонул за несколько минут до подхода «Баяна». Крейсеру удалось спасти из воды 5 человек. Еще несколько человек плавали в воде, но навстречу «Баяну» полным ходом шли японские броненосные крейсера «Асама» и «Токива» и 3-й боевой отряд в составе крейсеров «Касаги», «Такасаго», «Читосе» и «Иосино». Поэтому «Баян» прекратил спасательную операцию и дал полный ход в направлении Порт-Артура.
Теперь уже на помощь «Баяну» из гавани вышла русская эскадра, во главе которой шел броненосец «Петропавловск» под флагом адмирала С.О. Макарова. В 8 ч. 40 мин. на горизонте показались шесть японских броненосцев и крейсера «Касаги» и «Иосино». К этому времени русская эскадра находилась в 16 милях от Порт-Артура, вне дальности стрельбы береговых батарей. Макаров повернул эскадру обратно.
Японцы медленно нагоняли русскую эскадру. К 9 часам утра расстояние до головного броненосца «Микаса» было уже 38 кабельтовых (6954 м). Но ни русские, ни японцы по непонятным причинам не стреляли. В 9 ч. 15 мин. японская эскадра вошла в зону действия крепостной артиллерии. В 9 ч. 20 мин. Того приказал повернуть назад, так и не сделав ни одного выстрела.
В 9 ч. 39 мин. «Петропавловск», проходя в двух милях от маяка на Тигровом полуострове, наскочил на одну из минных банок, поставленных ночью заградителем «Кориу-Мару» и подорвался. Над броненосцем поднялся громадный, в два раза выше мачт, столб черного дыма и пламени, в котором исчезла все носовая часть, до передней трубы.
Взрыв произошел под носовой башней главного калибра, вызвал детонацию боезапаса и торпед в носовых аппаратах. Поэтому через три-четыре секунды после первого взрыва прогремел второй взрыв, силой которого были сорваны носовая башня главного калибра, фок-мачта, передняя труба и часть кожуха. При этом мачта и сорванная труба всей своей тяжестью рухнули на развороченный мостик.
Резко накренившись на правый борт, «Петропавловск» стал стремительно уходить носом в воду. Когда столб дыма и пламени несколько рассеялся, вся носовая часть броненосца, мостик и корпус почти до миделя были уже под водой. Объятая пламенем корма быстро погружалась. В это время произошел третий взрыв, более слабый. Видимо, это взорвались котлы, поскольку вслед за взрывом показалось густое облако пара.
На «Петропавловске» погибли командующий флотом, вице-адмирал Степан Осипович Макаров, начальник Штаба флота, контр-адмирал Молас, кроме того, погибли известный русский художник-баталист В.В. Верещагин, а также 29 офицеров и 652 матроса.
Спаслись капитан 2-го ранга великий князь Кирилл Владимирович, командир броненосца капитан 1-го ранга Яковлев, 5 офицеров и 52 матроса.
После гибели «Петропавловска» русская эскадра до 9 ч. 55 мин. стояла с застопоренными машинами и лишь потом двинулась ко входу в гавань.
В 10 ч. 10 мин. на мине подорвался броненосец «Победа». В момент взрыва «Победа» разворачивалась по створу в полутора милях от маяка на Тигровом полуострове. Взрыв произошел в подводной части правого борта, в отделении носовых угольных ям, разрушив борт от 54-го до 58-го шпангоута и образовав подводную пробоину размером 8 x 5,3 м с крупными трещинами. Центр пробоины оказался в 5 метрах ниже ватерлинии. Вода заполнила угольную яму № 6 между 49-м и 54-м шпангоутами, а также угольную яму № 7 между 54-м и 58-м шпангоутами и два отделения нижнего бортового коридора между 49-м и 58-м шпангоутами. Далее распространение воды было задержано водонепроницаемыми перегородками.