На головном из них был поднят какой-то длинный сигнал. На броненосце пробили боевую тревогу. Когда японские крейсеры, находясь сзади нашего правого траверза, были в пределе дальности наших орудий (63 кабельтова), командир приказал дать залп. Крейсеры на наш огонь не ответили. К нашему удивлению, на фок-мачте головного крейсера» «Ивате» мы увидели большой русский коммерческий флаг, и только тогда, разглядев вымпел переговоров по международному своду, поняли, что сигнал относится к нам. Когда доложили командиру разобранную часть сигнала: «Советую Вам сдать Ваш корабль…» и что есть еще и продолжение сигнала, командир, сказав: «Ну а продолжение сигнала нам знать и не надо», приказал не подымать «до места» ответное «Ясно вижу», чтобы, продолжая сближаться, крейсеры подошли бы еще ближе. Когда же дистанция уменьшилась до возможной действительности нашего огня, командир приказал поднять ответ «до места», а со спуском его снова открыть огонь. Японские крейсеры, пользуясь своим огромным преимуществом в ходе и большей дальнобойностью своих орудий, отойдя за пределы досягаемости наших снарядов, открыли огонь по броненосцу. Так начался наш последний, неравный бой. Вскоре же начались попадания в броненосец, появились пробоины, вспыхнули пожары. Наши же снаряды ложились безнадежно далеко от неприятеля. От пробоин образовался крен, выровнять который из-за перебитых труб отливной системы не представлялось возможным Крен на правую сторону все более и более увеличивался, а из-за крена дальность полета наших снарядов все более и более уменьшалась. Этим обстоятельством пользовались японские крейсеры, подходя все ближе и ближе к броненосцу. Наконец, как следствие крена, заклинились обе башни. Одно из двух 120-миллиметровых орудий правого борта было разбито, загорелись снаряды в беседках на верхней палубе. Действовало только одно оставшееся 120-миллиметровое орудие для подбодрения команды и… «на страх врагам». Японские крейсеры, видя, что наш огонь почти совсем прекратился, подойдя почти вплотную, в упор расстреливали броненосец из всех своих орудий. Тогда командир приказал открыть кингстоны, взорвать трубы циркуляционных помп и, не давая «отбоя», разрешил команде спасаться «по способности», бросаясь в море. Все шлюпки были разбиты или сгорели.
Минный офицер, лейтенант Борис Константинович Жданов, помогал судовому врачу-доктору Бодянскому за кормовой башней привязывать раненых к плотикам и к койкам и спускать их в море. Когда доктор спросил его: «А что же у вас самого нет ни пояса, ни круга?» — Жданов ответил: «Я же всегда говорил всем, что я в плену никогда не буду!» Сняв фуражку, как бы прощаясь со всеми вблизи находящимися, он спустился вниз. После рассказывали, что стоявший у денежного ящика часовой, чуть ли не в последний момент снятый со своего поста, слышал револьверный выстрел из каюты Жданова.
Когда за несколько минут до гибели в броненосец попало одновременно несколько снарядов, один из которых взорвался о носовую башню, часть матросов, стоящих за башней, бросились за борт и нечаянно столкнули в море стоявшего у борта офицера. Сигнальщик Агафонов, увидя, что офицер, отдавший ему свой спасательный круг, упал в море без какого бы то ни было спасательного средства, с револьвером и биноклем на шее, не задумываясь бросился с верхнего мостика, с высоты 42 футов, за борт на помощь погибавшему офицеру.
«Адмирал Ушаков», перевернувшись, шел ко дну. Кто-то из плавающих матросов крикнул: «Ура — “Ушакову”! С флагом ко дну идет!» Все бывшие в воде ответили громким долгим «ура», и действительно: до последнего мгновения развевался Андреевский флаг. Несколько раз был он сбит во время боя, но стоявший под флагом часовой строевой, квартирмейстер Прокопович, каждый раз вновь поднимал сбитый флаг. Когда разрешено было спасаться, старший артиллерийский офицер лейтенант Николай Николаевич Дмитриев в мегафон крикнул с мостика Прокоповичу, что он может покинуть свой пост, не ожидая караульного начальника или разводящего, но Прокопович, стоя на спардеке вблизи кормовой башни, вероятно, оглох за два дня боя от гула выстрелов и не слыхал отданного ему приказания. Когда же к нему был послан рассыльный, то он был уже убит разорвавшимся вблизи снарядом.
После того как «Адмирал Ушаков» скрылся под водой, японцы еще некоторое время продолжали расстреливать плавающих в море людей. Прекратив наконец стрельбу, они не сразу, а значительно позже, вероятно получив по радио приказание, спустили шлюпки и приступили к спасению погибающих. Спасали долго и добросовестно, последних, как говорили, подобрали уже при свете прожекторов.
В японских газетах при описании боя и гибели броненосца «Ушакова» было напечатано, что, когда к плавающему в море командиру броненосца подошла японская шлюпка, чтобы спасти его, Миклухо-Маклай по-английски крикнул японскому офицеру: «Спасайте сначала матросов, потом офицеров!» Когда же во второй раз подошла к нему шлюпка, он плавал уже мертвый на своем поясе.