Первый бой, продолжавшийся с 12 час. до 14 час. 20 мин., "Цесаревич" начал с расстояния 75 каб., отвечая на направленную по нему пристрелку японской эскадры. За недолетным (около 400 м) второй выстрел лег к японцам ближе. Направление было точное. Впервые в открытом бою японцы демонстрировали свое искусство стрелять на дальние расстояния. Как отмечал командовавший носовой 305-мм башней младший артиллерийский офицер лейтенант Н.Н. Азарьев, "стрельба японцев было очень быстрая и меткая". Сказывались "большая практика при стрельбе с больших расстояний" и наличие оптических прицелов. Правда, методом массирования огня всего флота по одной цели, каким была уничтожена эскадра З.П. Рожественского, японцы видимо, еще не владели. Возможно и другое: боясь чрезмерного расхода снарядов, который был сопряжен с этим методом, они пока еще не хотели рисковать слишком рано остаться без них.
В продолжение более чем двухчасового боя "Цесаревич" получил лишь несколько пробоин в надводной части (большинство снарядов ложилось недолетами), не вызывавших серьезных повреждений. К исходу первой фазы боя расстояние на контргалсах уменьшалось до 36 каб. На этих более привычных для русских дистанций удалось добиться нескольких попаданий по противнику. С расстояния в 45 каб японцы ввели в действие и 152-мм пушки. Но их стрельба, как замечал не занятый в тот момент и внимательно наблюдавший за боем старший минный офицер лейтенант В.К. Пилкин, казалась много хуже, чем из орудий больших калибров. По-видимому, лучшие комендоры находились именно при 305-мм пушках. Позднее говорили, что у японцев из башенных орудий стреляли исключительно офицеры.
Но наша эскадра не обнаружила высокой меткости. Отсутствие практики в стрельбе на большие расстояния (МТК такие опыты на расстоянии 50–60 каб планировал только на 1905 г.!) и недоработка методов определения поправки на скорость противника приводили к тому, что многие выстрелы не имели нужного упреждения. Они ложились либо перед носом, либо за кормой японских кораблей. Этим, как было видно в бою, грешили многие корабли русской эскадры.
К этому печальному феномену (вот как приходилось расплачиваться за тепличные условия наместнических смотров) оказались не готовы и многие из старших артиллерийских офицеров. Цензоваловый подход к распределению обязанностей по артиллерии и постоянная нехватка кадров офицеров-артиллеристов (а часть из них сумели оставить на батареях крепости) привели к тому, что на некоторых кораблях башнями 305-мм орудий командовали далеко к этому не готовые кондукторы. Не всем давалась наука стрелять с гарантированными поправками, да еще на непривычно дальние расстояния.
За первую фазу боя "Цесаревич" получил и одну подводную пробоину. Снаряд, ударив в броню правого борта в районе 30–32 шпангоутов, видимо, рикошетом скользнул вниз и разорвался против передней кочегарки. В несколько минут крен достиг 3–4°. Подоспевший к месту повреждения трюмный механик П.А. Федоров спускным краном установил, что затоплены два нижних коридора 25–31 и 31–37 шпангоутов, а также два верхних 23–28 и 28–33 шпангоутов. Крен он устранил, сообщив нижние коридоры с противолежащими другого борта, а для уравновешивания верхних заполнил водой нижние коридоры в машинном отделении. Плавучесть корабля от этого уменьшилась на 153 т.
Нашли причину и случившегося в середине боя отказа электрического вращения правой 152-мм башни. Оказалось, что снаряд, ударивший в броню, вызвал такое сотрясение корпуса, что сорвал с креплений (и к таким явлениям техника не была еще готова) реостат горизонтальной наводки. В остальном все башни 152-мм орудий действовали безотказно.
В самом начале боя попадания двух 305-мм снарядов противника произвел огромные разрушения в борту под левой кормовой 152-мм башней. Было смято ограждение вокруг башни в виде низкого фальшборта — французское архитектурное излишество — отчего башню едва не заклинило. Но сама башня не пострадала. Надводную пробоину (1,52 м выше ватерлинии) по правому борту вызвало попадание еще одного 305-мм снаряда. Взрывом сорвало якорь, перебило топ фок-мачты со всем его такелажем. Незначительно была задета кормовая дымовая труба.
Попадание другого 305-мм снаряда в крышу кормовой 305-мм башни под основание прицельного колпака сильно вдавило крышу, сорвало несколько заклепок и гаек. Был убит гальванер, ранен комендор. Одновременно осколками снаряда изрешетило элеватор подачи 47-мм патронов на заднем верхнем мостике.