Того пришлось спешно поворачивать на обратный курс и начинать погоню за русскими. Попытка Витгефта увеличить скорость до 14 узлов привела к тому, что начали отставать два концевых старичка — «Севастополь» и «Полтава». Японцы в 14.45 начали стрелять по замыкающему броненосцу «Полтава», который получил за полчаса 6 попаданий 305-мм снарядами. Одно из них имело серьезные последствия — осколок попал в подшипник машины левого борта, что вынудило броненосец уменьшить ход, и он начал отставать. Как это могло произойти — совершенно непонятно, неужели люки в машинное отделение были открыты? Но в это же время серьезные попадания получили японские броненосцы «Асахи» и «Микаса», хотя опять-таки единичные.
И как раз в тот самый момент, когда у адмирала Того появился шанс навязать русским решительный бой, потому что Витгефт практически наверняка не рискнул бы бросить «Полтаву» на растерзание японцам, он вдруг принимает решение прекратить бой и поворачивает вправо, увеличивая дистанцию. В 15.30 первая фаза боя заканчивается. Скорее всего, это произошло потому, что Того упрямо не желал вести бой на средних и малых дистанциях. В какой-то степени его можно понять — он бросил в бой все, что только имел, а у русских на Балтике готовилась к отправке Вторая Тихоокеанская эскадра. Однако, проявляя такую нерешительность, Того рисковал вообще упустить русских. Скорее всего, он намеревался загнать русских обратно в Порт-Артур, под огонь осадных батарей, но русские проявили нехарактерную для них твердость. Увы, их подвело дурное техническое состояние кораблей. Если снижение скорости «Полтавы» объясняется случайностью, то на «Севастополе» просто начались проблемы с машинами.
К 17.00 расстояние между противниками составляло около 55 кабельтовых, но пока никто не стрелял, хотя до заката оставалось не более двух часов. В этот момент вспыхнул спор между адмиралом Того и его начальником штаба капитаном 1-го ранга Симамурой относительно того, что делать дальше. В конце концов адмирал решил махнуть рукой на хитрые маневры и дать бой на параллельных курсах. Почему-то японцы оценивали скорость русской эскадры в 14 узлов, хотя концевые корабли, особенно «Полтава», делали заметно меньше. Тем временем адмирал Дева, бессмысленно болтавшийся по правому борту у русских, прошел под кормой «Полтавы», и броненосный крейсер «Якумо» пристроился в хвост кильватерной колонны Того. Броненосный крейсер «Асама» по-прежнему находился слишком далеко.
Так или иначе, но в 17.35 дистанция сократилась до 45 кабельтовых, и «Полтава» открыла огонь, началась вторая фаза боя. Японцы сосредоточили огонь на концевых кораблях, которые мужественно его выдерживали. Русские в ответ стреляли по головным японским броненосцам, поэтому «Микаса» был вынужден перенести огонь на «Цесаревич». Тут же японский флагман получил попадание напротив мостика в броневой пояс, но броня выдержала. Наибольшие повреждения в этот период боя получил русский броненосец «Пересвет».
Кстати, именно сейчас была продемонстрирована ущербность так называемых систем управления огнем. Броненосец «Севастополь» не мог отличить всплески своих снарядов от чужих, а потому был вынужден пристреливаться по броненосцу «Фудзи», а потому, пользуясь полученными данными, перенес огонь на «Микасу». Японцы не жалели снарядов, и эта бешеная пальба постепенно начала давать результат. Русские корабли страдали все сильнее, например, около 18.00 на «Пересвете» были одновременно сбиты обе стеньги — повреждение не опасное, но также имевшее немалые последствия. Это же подтверждает рапорт командира «Микасы»: «Полагая, что шанса вести бой на ближней дистанции не будет, я открыл огонь из своих 12-фн орудий на максимальном угле возвышения, сосредоточив огонь на третьем корабле». Но в это же самое время носовая башня броненосца продолжала стрелять по «Цесаревичу»! Вещь совершенно неслыханная в эпоху центральной наводки. Точно так же нет оснований говорить о сосредоточении огня эскадры. «Асахи» стрелял по «Полтаве», «Фудзи» — по «Победе» и «Пересвету», «Сикисима» — по одному из концевых броненосцев русских.
Тем временем японские броненосцы потеряли уже треть своих 305-мм орудий, причем русские тут были совершенно ни при чем. Стволы обрывало при преждевременных разрывах собственных снарядов, виной тому были несовершенные взрыватели конструкции Идзюина. Но, несмотря на это, положение понемногу начало меняться. Во всяком случае, японцы были совершенно уверены, что они уже почти потопили «Полтаву». Броненосец, дескать, потерял ход, из труб не шел дым, стрельба практически прекратилась. И это в тот самый момент, когда на «Полтаве» наконец закончили ремонт машины, хотя корабль действительно очень сильно отстал от остальных броненосцев. А ведь «Якумо» вышел из строя, чтобы добить «Полтаву», и адмирал Дева вызвал свои остальные три крейсера, чтобы добить его. Вот доказательство того, что опасно полагаться на документы одной стороны.