为了救护大清的运兵船，邓世昌率领着麾下的战舰小队，不顾实力上的悬殊差距，毅然决然的冲向了日本舰队。
见到北洋战舰终于驶入了开阔海域，战场环境已经有利于航速更高的日舰发挥，日军各舰长纷纷发出信号，要求予以迎击。
坪井航三原本的打算，是先去解决掉那两艘清国运船，再回过头来对付北洋的舰队。
可是见到属下们皆是如此亢奋，如果继续坚持己见，他担心桀骜不驯的他们，会再度违抗自己的命令。
为了避免编队瓦解，无奈的坪井也只得遵从“众意”，下令编队转向迎战。
不久，随着日舰的率先开火，北洋各舰随即还击，一场恶战在南阳湾中部的开阔海面上就此展开。
海战开始后，邓世昌指挥着编队坚持以横队阵型应战，努力保持舰艏指向敌舰，力求抵近发动冲击。
而日方，则始终采用单纵队的阵型，并利用己方航速的优势，在外围取顺时针绕行，力图攻击北洋编队侧后，同时躲避其屡屡发起的冲锋。
双方如此这般，在海面上盘旋缠斗起来，炮声不断。
相较北洋的战舰，新锐且先进许多的日本战舰，毕竟优势明显。海战初时虽不大体现得出来，但时间稍一拖长，便显露无疑。
北洋三舰在日舰猛烈而密集的火力打击下，频频中弹，造成了比较严重的损伤。
特别是位于右翼，老旧且为木壳的“开济”号，成为日舰编队绕击侧后的主要目标。
尽管该舰也凭借其装备的十门旧式火炮，进行了顽强的还击，而且命中多发。
但其木质的舰体，却根本承受不住日军混装爆裂药和黑火药的爆破弹的轰击。在连续中弹之后，舰上燃起了熊熊大火，场面惊人。
“开济”号上呈现的惨况，引得几艘日舰杀性大起，更加集中火力，试图将其快速击沉。
就在此时，一旁的“致远”号和“济远”号，在邓世昌的统一指挥下高速冲出，联袂对日舰编队发起了新一轮的冲锋。
这一次的冲锋行动，终于收到了不错的效果，注意力分散的日舰编队，在慌乱中被北洋两舰拦腰插入，冲乱了队形。
混乱之中，“吉野”号右舷后桅杆附近，被“致远”号发射的两发210毫米炮弹命中，伤得不轻。
其中一弹摧毁了其舷上的一门120毫米炮。
另一弹则在击穿“吉野”号的舰壳后，在沿途一路扫荡后发生爆炸，所幸在装甲甲板的保护下未伤及要害，但仍杀伤了不少官兵。
而“秋津洲”号右舷艏楼尾部的水线处，则被“济远”号前主炮的炮弹击中。该处舰壳被轰出了一个大洞，海水不断涌入。
遭此打击后，日舰纷纷规避，攻势顿减。
不过，在此番冲锋的过程中，北洋一方也付出了惨痛的代价。
混战当中，“济远”号的指挥塔被日舰发射的炮弹击中，该舰在此处存在的设计缺陷，导致了悲剧的发生。
正在指挥塔内指挥作战的沈寿昌，被弹片击中，当场牺牲，血溅舱内。
此后，在“开济”号已经彻底丧失战斗力的情况下，致、济两舰仍然毫不畏缩，相互掩护着，与日舰继续激战，直至将到午时。
