В целом японский флот имел некоторое превосходство в силах. Кроме 8 новых броненосных кораблей (4 броненосцев и 4 крейсеров), он насчитывал 3 больших, 5 малых бронепалубных крейсеров, 1 старый броненосец, 3 судна береговой обороны типа «Мацусима», 18 эскадренных миноносцев и 31 миноносец. 26
Однако перевес в артиллерии среднего калибра и в количестве минных аппаратов не мог играть существенной роли в дневном бою главных сил. Да и не все японские корабли успели собраться к началу сражения. Поэтому, располагая шестью эскадренными броненосцами, превосходившими шесть кораблей адмирала Того по тяжелой артиллерии, В.К. Витгефт имел некоторые шансы на успех. Не было у японцев и таких больших бронепалубных крейсеров, как «Аскольд» и «Диана». Правда, боеспособность русских броненосцев и крейсеров была снижена отсутствием части штатных 6" и 75мм орудий, оставшихся на сухопутных позициях.Исходя из необходимости сбережения сил. X. Того не стремился к решительному сражению, но и не мог допустить спасения русской эскадры из Порт-Артура. Тактический замысел японского адмирала предусматривал «охват головы» боевого порядка противника и сосредоточение огня на флагманском корабле без сближения на короткую дистанцию. Преградив путь русской эскадре и повредив ее флагманский корабль, X. Того рассчитывал заставить В.К. Витгефта отказаться от прорыва, а ночью послать на ослабленного неприятеля многочисленные миноносцы.
Около 12 час. «Цесаревич» увеличил ход до 13 уз, направляясь в промежуток между японскими 1-м и 3-м боевыми отрядами. X. Того со своим отрядом пересёк курс русской эскадры и с целью завлечь противника подальше от Порт-Артура повернул на 90° влево способом «все вдруг». 27
Увеличив дистанцию и заметив, что русские склоняются к востоку, японский адмирал снова повернул «все вдруг» на 90° влево и, следуя вице-адмиралу X. Катаока на «Ниссине», попытался «поставить перекладину у буквы Т» — выполнить охват головы. С 12 час. 20 мин. с дистанции около 70 кб японские корабли вслед за «Ниссином» открыли огонь по «Цесаревичу» из крупных орудий. Им ответил «Пересвет» из носовой 10" башни, а по его примеру начали стрелять и другие русские броненосцы. Одновременно В.К. Витгефт для выхода из «охвата» и улучшений условий стрельбы подвернул на 4 румба влево, и противники оказались почти на параллельных курсах.Точность стрельбы русских кораблей во время завязки боя снижалась их маневрированием для уклонения от плавающих мин, возможно поставленных японскими миноносцами, а также невыгодным положением относительно солнца, слепившего глаза комендорам. Через 25 мин. «Цесаревич» для уклонения от второй минной банки повернул на 8 румбов вправо. Расценив этот поворот как намерение пройти под кормой 1 — го боевого отряда, адмирал Того вновь предпринял попытку «охвата головы», повернув способом «все вдруг» на обратный курс. «Микаса» стал головным, и противники разошлись контркурсами на дистанции 40–50 кб, введя в действие 6" артиллерию. С приближением кораблей противника к русскому арьергарду капитан 2-го ранга Е.П. Елисеев перевёл 1-е отделение миноносцев на левую сторону крейсеров, которые на предельной для своих орудий дистанции попали под огонь тяжёлой артиллерии броненосцев X. Того. «Аскольд» почти одновременно поразили два крупных снаряда, один из них — 12" с «Сикисимы» — разрушил основание первой дымовой трубы и нанёс большие потери в людях. По приказанию Н.К. Рейценштейна крейсера увеличили ход и отошли за линию своих броненосцев. Русские миноносцы, обогнав крейсера, приблизились к траверзу «Цесаревича».
Около 13 час. 20 мин. дистанция между главными силами настолько увеличилась, что только концевые корабли продолжали редкий огонь. Опоздав с последовательным поворотом вправо, X. Того оказался позади русской эскадры. В.К. Витгефт, увеличив ход до 14 уз, лёг на курс SO 62° — к Корейскому проливу.
В этом бою, несмотря на пассивное маневрирование, невыгодные условия и непривычную обстановку стрельбы (пристрелка из крупных орудий), русским кораблям удалось добиться трёх попаданий тяжёлыми снарядами в «Микаса», двух — в «Ниссин» и одного — в «Асахи». 12" снаряд, разорвавшийся у грот-мачты японского флагманского броненосца, произвёл большие опустошения среди прислуги 7бмм орудий. Из русских кораблей более 10 попаданий снарядами разных калибров получил «Ретвизан», 7 — «Цесаревич», по одному «Пересвет» и «Севастополь». Однако эти снаряды не нанесли серьёзных повреждений или потерь в людях. Пострадал только броненосец «Полтава», получивший 7 японских снарядов. Из них один 12" калибра не разорвался, но сделал подводную пробоину в кормовой части броненосца, где было затоплено несколько отделений. Осколок другого снаряда повредил подшипник левой машины, которая снизила обороты, и «Полтава» начала отставать от эскадры.