«Броненосный крейсер «Дмитрий Донской» в дневном бою 14 мая получил незначительные повреждения, пять человек были ранены. Из-за течи дымогарных трубок вышел из строя один котёл. Около 22.00 капитан 1-го ранга И.Н. Лебедев собрал на мостике совет офицеров. Все единодушно высказались за прорыв во Владивосток. «Дмитрий Донской» со скоростью 13 узлов обошёл с востока броненосцы, отбивавшие атаки миноносцев, и лёг на курс NО 23°. В течение ночи за ним следовали миноносцы «Буйный», «Бедовый» и «Грозный». К рассвету «Буйный» отстал из-за неисправности в машине. В шестом часу утра справа появились три японских миноносца и около часа шли параллельным курсом. «Бедовый» передал семафором на крейсер, что принял по радио просьбу о помощи отставшего «Буйного». «Дмитрий Донской» повернул назад, подошёл к «Буйному» и спустил на воду паровой катер и баркас. Раненый вице-адмирал Рожественский и офицеры штаба были перевезены на «Бедовый», а спасённые моряки с погибшего броненосца «Ослябя» — на крейсер. «Бедовый» и «Грозный» дали ход и ушли в направлении Владивостока. «Дмитрий Донской» поднял катер и баркас, дал ход 10–11 узлов. Но «Буйный» не мог идти даже с этой скоростью и всё время отставал. Кроме того, на нём не хватало угля. Совет обоих командиров и старших офицеров решил утопить миноносец. После своза команды была сделана неудачная попытка взрыва. Тогда крейсер открыл огонь из 152-мм орудий. Из восьми снарядов, попавших в корпус, несколько не взорвалось. Разрушительное действие при взрывах было слабым, и «Буйный» затонул лишь через 20 минут после начала стрельбы. После этого «Дмитрий Донской» дал ход, направляясь между островом Дажелет и скалой Лианкур. Всего на остановки с рассвета крейсер потерял около пяти часов.
Около 16.00 справа показались четыре японских крейсера и несколько миноносцев. «Дмитрий Донской» сделал попытку уклониться, отвернул влево на солнце и дал самый полный ход. Но машины старого крейсера не могли дать больше 13–13,5 узла. Крейсера 4-го боевого отряда контр-адмирала Уриу «Нанива», «Такачихо», «Акаси», «Цусима» и истребители «Оборо», «Акебоно», «Инадзума» приближались с правого борта. С другого борта показались и стали быстро приближаться потопившие «Светлану» крейсера «Отова» и «Нийтака» с истребителями «Асагири» и «Сиракумо». Командир, капитан 1-го ранга И.Н. Лебедев собрал военный совет. Офицеры молчали, и только спасённый с «Осляби» флагманский штурман, полковник А.И. Осипов стал доказывать, что вести бой бессмысленно. Тем не менее командир принял решение сражаться и в случае неудачного исхода боя приблизиться к берегу и разбить крейсер о скалы. Полковника Осипова он попросил покинуть мостик.
Около 19.00 открыли огонь крейсера «Отова» и «Нийтака». Через 15 минут вступили в бой четыре крейсера Уриу. Орудия левого борта «Дмитрия Донского» стреляли по «Отова», правого — по «Нанива». Русский крейсер героически сражался в течение нескольких часов с шестью крейсерами противника. На «Отова» отчётливо наблюдался пожар, «Нанива» получил пробоину у ватерлинии и накренился на 7° на левый борт. Командир, капитан 1-го ранга Лебедев был смертельно ранен, вышло из строя рулевое устройство. Некоторое время неуправляемый крейсер циркулировал вправо и ещё более сблизился с кораблями 4-го боевого отряда. Японские крейсера прекратили огонь в темноте и вышли из боя, а в атаку пошли миноносцы. Ни одна торпеда в цель не попала, и, успешно отразив все атаки, «Дмитрий Донской» подошёл к острову Дажелет. Корабль имел 15 пробоин в районе ватерлинии, потерял до 70 человек убитыми и 150 ранеными. Артиллерия на верхней палубе была выведена из строя. Для исправных орудий оставалось по восемь 152-мм и по одиннадцать 120-мм снарядов. Во всех котлах текли дымогарные трубки, были повреждены трубы.
Принявший на себя командование старший офицер, капитан 2-го ранга К.П. Блохин решил свезти на берег команду и затопить крейсер. Так как все плавсредства были повреждены или уничтожены, своз людей с корабля проходил целую ночь на единственном уцелевшем и починенном баркасе и шлюпке. На рассвете «Дмитрий Донской» отошёл на глубокое место и был затоплен в видимости подходивших японских миноносцев. Команда затем была доставлена с острова на подошедший броненосный крейсер «Касуга». Капитан 1-го ранга Лебедев скончался через два дня и был похоронен на кладбище в Нагасаки. Неравный бой крейсера «Дмитрий Донской» был последним боевым эпизодом Цусимской драмы».