经过了丰岛海战，日本联合舰队虽然突袭取胜，但也感受到了北洋水师的威力。日本人知道，如果不能与北洋水师决战，并击败它，陆军的进攻终将成为无源之水。丰岛海战后，日本联合舰队又进行了整编。这时，日本海军的主要任务，一是由日本本土向朝鲜运送陆军，二是从海上牵制清军，伺机寻找北洋舰队进行主力决战，以实现其“聚歼清国舰队于黄海”、夺取制海权的计划。
8月16日，舰队进行丰岛海战后的第二次改编。桦山资纪估计，北洋舰队有可能护送支援平壤的清军，从而停泊在大同江口。他命令伊东佑亨速率舰队向大同江口进发，寻找北洋舰队主力进行决战。
劣质煤渣惹的祸
01
9月14日，联合舰队由仁川向大同江口进发。伊东钓亨决定以大同江口的渔隐洞为临时根据地，制定了一个自9月16日至24日，从大同江口渔隐洞根据地到海洋岛、小鹿岛、威海卫、大连湾、旅顺口、大沽口、山海关、牛庄（营口）的巡弋计划，以寻找北洋舰队进行主力决战。此时，中日两国舰队虽已相距不远，但彼此却全然不知对方的位置所在。
大东沟外海，丁汝昌虽然率领着北洋舰队几乎全部主力，但他担忧的正是日军主力一旦前来攻击登陆舰艇，北洋海军将不得不与日军决战。丁汝昌不知道的是，在陆路方面，就在9月16日这天，他们试图前往增援的平壤其实已经失守。在朝鲜北部的大雨中，清军已一溃千里。
日军联合舰队松岛舰上，海军大尉木村浩吉也注意到这个好天气，他这样记录：“是日拂晓，天气晴朗，微风徐徐。风自偏西北方向吹来，但烟囱喷出之煤烟却随着舰之速力渐渐地飘向不同方向。海水呈绿色，其面平滑。帝国舰队由十二舰组成，皆涂成鼠灰色，前日自大同江之临时根据地启程。”
上午训练结束后，木村浩吉等人在士官办公室休息，木村甚至和“松岛号”会计长浅野下起了围棋。这时有人跑进来说，发现舰只。
日本《廿七八年海战史》记载的准确时间是1894年9月17日10点20分，吉野号前桅桅盘内的瞭望士兵发现了远处海面的煤烟。由于海面曲度，日军尚未看到北洋海军舰艇船体。仅从烟雾数量判断，不只一两艘舰船。从烟雾浓重的黑色来看，显然不是英国舰队。木村急忙登上舰桥，观察东北偏北之天际，“煤烟丛腾，心想必是敌之舰队。”木村浩吉记载。无论士官还是水兵，都兴奋地各自去换上了新衣服，所有人都渴望再次复制丰岛海战的胜利。
随着两支舰队逐渐接近，出现在联合舰队面前的竟然是北洋舰队的全部主力舰船。日本随军记者川崎三郎在《西京丸的战斗报告》中写道：“开始只见煤烟，后来出现樯顶，再靠近，见舰体……敌人却是包括清国北洋水师全部精锐之大舰队！”
日本联合舰队司令官伊东佑亨此时“马上命令本队下士以下全体就餐，因为很快就要进行战斗准备，进餐可以使精神彻底镇定下来。而且为了让大家镇静，饭后还允许随便吸烟（军舰上严禁吸烟）”。
此时的北洋舰队，还是对已经准备作战的日军联合舰队一无所知。
北洋舰队之所以被日军先行发现，原因竟然是煤炭！北洋舰队的燃煤一直由唐山开平煤矿供应，但1894年后，曾为醇亲王府总管的张翼在李鸿章保举下接手开平煤矿，开始用劣质碎煤供应北洋海军，因为北洋舰队经费日渐缺乏，买煤给价不高。大战在即，北洋舰队在旅顺港补充的依旧是劣质碎煤。可日本舰艇使用的却是无烟煤，这让北洋舰队在对手发现自己一个小时后，才恍然看到敌舰。
定远舰失去指挥能力
02
狭路相逢，决战已不可避免。
1894年9月17日12点10分左右，丁汝昌下令北洋舰队全部起锚，驶往大东沟外的开阔海面迎战。此时，亚洲最大的两支舰队只相距十七海里。丁汝昌排出的是以“定远”和“镇远”两艘铁甲舰为核心、其余舰艇在两翼一字排开的横队。日军则分为第一游击队和本队两部分，以两个首尾相随的纵队阵形驶来。
“定远”号铁甲舰
12点50分，在两国舰队相距近六千米的距离上，定远舰主炮发出了第一枚炮弹。十分钟后，日本联合舰队记录了战争爆发这一刻海面的天气：“风力微弱，晴雨计在三十英寸以上，平均湿度约七十六度，晴朗无浪，天气甚好。”
黄海上空只有微微的卷积云，海面风平浪静，几乎是最理想的作战海况。北洋水师首先开火，日军没有还击，只是加快速度从北洋舰队前方冲向其右翼，以便让北洋舰队陷入侧面射击的盲区。日军主要舰炮为120和150毫米口径速射炮，射速虽高，射程却较短。伊东佑亨命令，在三千米距离上才允许开火。
第一艘被击中的军舰是日本旗舰“松岛号”。12点55分，松岛舰320毫米口径的巨型主炮被北洋舰队150毫米口径舰炮的炮弹击中。川崎三郎在战后报告中写道：“12时55分，敌弹命中我32厘米炮塔。”
日军终于按捺不住，在抵达三千米距离之前开始射击。日军一发120毫米口径爆破弹在北洋舰队旗舰“定远”的飞桥附近爆炸。松岛舰上的海军大尉木村也有观测记录：交战之初（12时58分），悬挂五彩提督旗的定远舰飞桥被日军炮弹打断。日军的炮弹几乎在同时还打断了定远舰前桅杆，导致定远舰无法用信号旗指挥。刚一开战，北洋海军旗舰就失去了指挥通信能力，陷入各自为战的不利局面。
定远舰305毫米克虏伯主炮后膛两侧，有一对竖起的铁尖，这是给炮手用来瞄准的。北洋海军的火炮射击还延续较为复杂原始的六分仪“水平测距法”，需要军舰桅杆上的观测人员手持仪器进行观测测距。但战场上的煤烟、硝烟、爆炸激起的海浪和横飞的弹片，都会极大影响实际操作的精准度。如果距离很近，炮手则可以通过炮膛进行直瞄。
日本最新锐的吉野舰上却已经装备了先进的测距仪，操作者只需像使用望远镜那样对准目标，让目镜合焦，就能快速显示出目标距离。从战后两国军队炮火对射的数据看，日军火炮的发射速度是清朝军舰的三倍以上，但从两国战后损毁数据的详细统计来看，北洋海军的射击命中率竟然高于日本海军。考虑到双方火炮装备上的技术差距，双方炮手的射击水平可能差距更大。这或许是由于多数清朝海军士兵都在同一舰艇服役超过四年，对装备的熟悉和运用程度强于迅速扩充建成的日本海军。
松岛号死里逃生
03
长时间炮击战斗中，日军火炮的射击速度和爆炸威力的优势开始显现。海战持续到下午，北洋海军已经有超勇、扬威两艘舰艇沉没。当战斗持续到下午15点10分时，日本海军“扶桑号”的240毫米口径大炮击中了定远舰前部的军医院，这发炮弹几乎改变了整个战场的局势：日军炮弹强大的燃爆能力，将拥有大量木制构件和家具的军医院点燃，浓烟几乎让定远舰部署了绝大多数重炮的前部无法射击。日军舰艇迅速接近定远舰，准备近距离施以最后的攻击。
危急关头，“致远”挡到了“定远”前面，保护正在燃烧的旗舰。致远舰虽然拥有北洋舰队最高的航速，却没有重型装甲防护。在日军猛烈炮击下，致远舰最终爆炸沉没。
几乎就在“定远”和“松岛”被击中的15点30分，一直在海战中躲在北洋舰队编队后方的济远舰，突然挂出“我舰艇已经重伤”的信号旗，转舵离开战场。济远舰的逃跑带动了僚舰“广甲号”也离开战场，更糟糕的是，济远舰在慌乱中撞上了由于大火导致舵机失灵的扬威舰，导致扬威舰下沉搁浅。济远舰管带方伯谦在旅顺被撤职关押，24日凌晨，清廷下令以怯战罪将其处斩。
此时，北洋舰队的超勇、扬威、致远、经远先后沉没，济远、广甲相继遁逃，共失去六舰，战斗力大减。北洋舰队已无力主动向敌人进攻，不得不由第一阶段的进攻转为防御，由优势变为劣势。日军方面，虽然比睿、赤城、西京丸三舰有的退出战场，有的失去战斗力，但这三艘均系弱舰，不仅对舰队整体战斗力影响不大，反而由于三艘弱舰退出战场，使日本舰队无需再分散力量保护弱舰，实际上是减轻了负担。
在黄海海战的最后阶段，北洋水师坚持战斗的只有定远、镇远、来远、靖远四舰，日本则尚有吉野、高千穗、秋津洲、浪速、松岛、千代田、严岛、桥立、扶桑等九舰。双方军舰数量对比为四比九，吨数对比为一万九千八百七十吨比三万三千八百三十四吨。定远和镇远两艘主力舰艇被日军五艘战舰包围，更糟糕的是，此时两艘北洋战舰上的炮弹只够打十五分钟了。
但在北洋舰队几乎落败的时刻，他们依旧获得了一线扭转战局的机会——击沉“松岛号”。从战争开始，北洋海军便把日军旗舰松岛号当做最主要的目标。松岛号第一次受重创，是被平远舰260毫米口径主炮击中，“该乱弹在穿过中央水雷室时，使舰内各室发生猛烈震动，硝烟弥漫，人近咫尺难以辨认，令人窒息。发射管员四名因窒息而死，血肉喷溅在衣服上，凄惨可见。”随着致远舰的沉没，北洋舰队太需要击沉一艘敌舰了。如果这艘战舰是日军旗舰松岛号，无疑具有决定性的意义。
下午15点30分左右，镇远舰再次发射两枚305毫米口径炮弹，命中松岛号。松岛号官兵“死伤达一百一十三人，占定员人数的百分之三十二”。舰上炮手死伤殆尽，伊东佑亨情急之下，只得把军乐队员拉上凑数。但各炮已毁不堪用，完全丧失作战能力。松岛舰上恐怖的大火和置人于死地的浓烟，让一直士气高昂的日军水兵竟然无人敢进入船舱救火。火势如此蔓延下去，松岛舰必沉无疑。
然而就在此时，一直风平浪静的海面上，一阵突如其来的风吹入松岛舰爆炸产生的大洞，将舰内毒气吹散。日军救火队终于得以进入船舱扑灭大火，挽救了联合舰队的旗舰。
击中松岛号的第一枚305毫米炮弹是实心弹，*伤力有限。第二枚炮弹虽然装填了90磅黑火药，但造成如此大破坏力，完全是因为引爆了松岛号上装有“下濑炸药”的炮弹。如果北洋海军使用的都是爆破榴弹而不是实心弹，黄海海战的结局，甚至此后整个中国的命运，或许都可能因此改变。
黄海海战中，清朝主力镇远舰成为日舰的重点攻击目标（图为“镇远”号铁甲舰）
打不沉的“镇定”二舰
04
日军指挥官发现，虽然长时间的围攻炮击，但似乎永远没有将定远和镇远击沉的可能。定远和镇远厚重的装甲起了关键作用，让这两艘战舰像沙袋一样抗击打。战斗中两舰各中弹数百枚，却无一发炮弹能击穿核心装甲，破坏要害。在漫长的围攻下，松岛舰内腹部受了重伤的三等水兵三浦虎次郎询问他人：“定远舰怎么还打不沉啊？”
当时在远东观战的英国舰队司令菲利曼特尔评价定远和镇远的价值时说，日军之所以不能够彻底消灭中国海军，正是因为有了这两艘铁甲舰的缘故。
战至17点45分，日本方面，本队五舰中，扶桑号已受创；松岛号完全丧失作战能力；千代田、严岛、桥立虽受伤略轻，但此三舰决非定远和镇远的对手。松岛号遭遇重创后，日军士气低落，斗志涣散，实已“无力再战”。在长时间围攻定远、镇远两舰劳而无功的情况下，伊东佑亨担心夜幕降临，北洋舰队鱼雷艇借机发动偷袭，于是发出“停止战斗”、“返回本队”信号。
北洋舰队方面，此时“靖远、来远修竣归队，平远、广丙、鱼雷各艇亦俱折回”。靖远舰知道定远桅楼被毁，无法指挥作战，遂主动代替旗舰定远升旗集队。集合后，“定、镇、靖、来、平、丙六舰相距各八、九米，鱼贯东行”，尾追敌舰十余里，准备与敌再战。但时已傍晚，暮色苍茫，日本舰队开足马力“向西南一带飞驶遁去”。此时，吉野舰还剩余120和150毫米炮弹1251发，各种机关炮弹6095发，弹药仍旧极其充裕，而北洋水师的炮弹已经所剩无几。真要再打下去，胜负难料。
这场历时五个小时，被西方人称为“近数十年欧洲各国所未有”的大海战，交战双方投入兵力之多、时间之长，以及战斗的激烈程度，都是近代世界海战史上所罕见的。
日本人绘制的黄海大战图
