可以看出日本联合舰队是一支以轻型装甲但火力强大的3000吨到4000吨级别的中型巡洋为主的舰队，其中有“三景舰”之称的松岛、严岛、桥立三舰属于装甲巡洋舰，轮机部外侧装甲厚125mm，炮塔装甲厚300mm，炮塔顶盖装甲厚100mm，装甲防御甲板厚50mm，其装甲厚度与北洋舰队中的来远、经远不相上下，与铁甲舰相比还是薄弱的多。其舰首的一门320m显然不是4000吨级巡洋舰的主流配置，给人以三舰仿佛是加大号的“蚊子船”的感觉，这样设计的目的就是针对定远、镇远二舰305mm厚的超级铁甲的。虽然后来海战中证明这三门巨炮战场表现一般，但从此可以看出日本的苦心孤诣了。
其余各主力舰大多都属于穹甲巡洋舰，以其第一游击队旗舰吉野号为例，其穹甲厚度为顶甲44mm/斜甲114mm。虽然其装甲和致远舰差不多，但其22.5节的高航速号称当时世界上最快的巡洋舰，而且还集成了当时许多世界最先进的技术，如舰上世界首次安装了火炮测距仪，正是这种测距仪配合速射炮在黄海海战中给北洋舰队以巨大伤害。
1878年建成的扶桑号是一艘老式的袖珍铁甲舰，早期采用机帆结合方式的动力系统，建成时为亚洲最大的军舰，1893年经改造撤去帆索装置，只保留了4门240mm主炮，换装了四门152mm速射炮。
筑紫舰属于无防护巡洋舰，赤城是钢制炮舰，摩耶、鸟海是铁质炮舰，比叡是铁胁木壳船，磐城、天城是风帆木壳船，西京丸是由商船临时改造的武装舰船（防御十分薄弱）。
9月14日下午4时，日本联合舰队驶向大同江，15日抵达大同江口，未发现任何清国舰船。伊东祐亨判断清国舰队可能尚在途中或是在鸭绿江口执行登陆行动，于是下令第三游击队的全部五艘舰船以及鱼雷艇逆大同江而上，搜寻清舰并声援第五师团的平壤作战，自己率联合舰队主力于16日傍晚从大同江口出发，驶向海洋岛方向海域继续搜索。有不少资料都显示北洋舰队的运送计划早已被日本间谍探知，联合舰队是直接奔赴大东沟来寻求与北洋舰队决战的。但从其行动部署来说，此一说法根本站不住脚。第三游击队中除去筑紫舰还算有些战力外，其余四艘炮舰甚至还不如北洋舰队的几艘“镇字”级炮舰，但如果第三游击队和鱼雷艇悉数参加黄海海战的话，还是能增加一些胜算的。故而可知清军的增援计划未曾泄露。日本联合舰队的行动出于其精准的战略判断。
北洋舰队与日本联合舰队战前动向
9月17日，据记载当日天气晴朗，视野极好（坐过海船的人应该有体会，海上很多时候都是水汽环绕，能见度极差。可日本人的运气实在是太好了，当时的天气可以说是助了日本一臂之力）。联合舰队于当日清晨抵达海洋岛附近海域，未发现北洋舰队的踪迹。当日日本海军最高长官，军令部部长桦山资纪亲自督战，乘坐由商船改装的西京丸并由赤城号炮舰护航（这两艘船虽称作第二游击队，但至多只能算凑数的）跟随在本队右侧。10：50，联合舰队发现东北偏东方向隐约有舰船煤烟，11：40煤烟更加浓烈，可知舰船有十几艘之多，无疑必是北洋舰队主力。于是舰队全体进入临战状态，第一游击队和本队组成单纵阵驶向战场，第二游击队则转向本队右侧。
此时北洋舰队还在焦急等待大东沟的陆军继续完成登陆行动。17日11：30（一说是12时），镇远舰瞭望哨首先发现西南方向有煤烟，后随着煤烟群渐多，闻讯来到舰桥的丁汝昌、刘步蟾、德国顾问汉纳根判断此必是日本舰队主力。北洋舰队之所以晚于联合舰队1小时左右发现对方，多将其归咎于北洋舰队的劣质煤，我当然不否认这是原因之一，但锅炉老化可能是更主要的原因。舰龄都在十年左右的北洋舰队舰艇锅炉肯定比平均舰龄只有几年的日本舰艇的老化情况要严重的多，加之平时多使用劣质煤当燃料，加速了北洋舰队的锅炉老化情况。（相信当时的官员再腐化堕落、玩忽职守，也未必敢在战时行动中使用劣质煤当做燃料。）
发现联合舰队后，丁汝昌决定尽快接敌，否则大东沟外正在登陆的陆军被发现，后果不堪设想。当即下令全舰拔锚起航迎敌。为了发挥北洋舰队舰首主炮威力大的特点，10艘战舰本是双纵阵（五叠雁行小队阵）以5节航速前行，变为单横阵（夹缝雁行阵或一字雁行阵），航速增至7节，并向右修正4度航向，欲保持舰首正对日本联合舰队。本意是将舰型类似的两舰组成一个小队，相互掩护配合，5个小队再整体冲向日本联合舰队，并特意将实力较弱的扬威、超勇二舰放在右侧最后接敌。可由于变阵仓促，加之各舰航速相差太大，最终形成的只是一松散的横阵。
为了使大家更好地了解黄海海战。还是先向大家简单海战中纵阵与横阵的优缺点吧。所谓纵阵，是指舰队中的舰只首尾排列，后面的舰只跟随前面的舰只航行机动，旗舰一般位于舰队的最前面领航的位置，这种阵型的特点是便于指挥，易于发挥整体作战，但对舰只的性能和操控以及整体的指挥要求较高。19世纪中叶之前，纵阵一直在海战中占据绝对主导地位，因为当时绝大多数舰炮都位于舷侧，为了发挥己方的最大火力，必须以舷侧对敌。正因交战双方都采用纵阵，所以当时海战的关键，就是所谓的抢占“T”字头，一方若是可以抢占这个优势位置，便可以发挥己方的全部火力，进而掌握战场主导权，由此获得海战的胜利。说白了就是想方设法凭借航速和机动性，使己方舰队绕到敌方舰队前行的路线上，最完美的就是成90度直角（这只是最理想的效果，一般能形成五六十度的夹角就算已经取得优势了）。进入19世纪中叶，随着铁质、钢制船体的发展，出现了装甲舰和铁甲舰，使舰体防御能力大大提升，在火药性能尚未有所提升之前，原有的舷侧小口径火炮已无法穿透敌方坚固的舰体，于是只有寻求更大威力的大口径火炮，更大口径也意味着更大的重量和更强的后坐力，这种大口径火炮显然无法像原先那样在舷侧安装几十门，于是便成了舰首或舰尾的主炮，与此同时过去冷兵器时代的舰首撞角也重新出现在舰体之上。新武器的出现便意味着新的战术，为发挥舰首主炮和撞角的威力，消失已久的横阵便重新出现在海战中。1867年的利萨海战，使得横阵阵型更加得到肯定。所谓横阵，是指舰队的舰只平行横向排开，采用舰首对敌的阵型。由于当时通信系统主要依靠信号旗或灯光，所以不便于战场指挥而不利于发挥舰队整体作战便成了横阵的最大劣势，而且当时的火药爆炸所产生的巨大烟雾，更是干扰各舰之间的通信，进一步加大了此一劣势。使用横阵阵型对敌纵阵阵型，最关键的便是要冲进敌方阵型之中，将敌方纵队截成数段，使其无法发挥整体作战的优势，然后再于混战之中寻求胜机。
两只舰队的距离越来越近。丁汝昌给北洋舰队下达三条命令：第一是各小队两舰需协调动作，互相援助；第二是保持舰首向敌作为基本战术原则；第三是所有舰只必须尽可能随同旗舰定远舰运动。可以看出这都是为了集中北洋十舰以横阵集中作战，并保持舰首对敌。日本联合舰队司令官伊东祐亨也不是吃素的，其与各舰指挥官早已推演了无数遍纵阵对横阵的战法战术，立即将舰队整体航速提至12节，以求迅速通过北洋舰队的正面。
说完了海面情况，再来简单介绍一下大东沟外陆军登陆的情况，铭军统领刘盛休其后虽听到外海方向的隆隆炮声，欲加快登陆速度，但无奈小船运力有限。于是刘盛休下令麾下炮队先行登岸，并在岸边垒筑临时火炮工事，以备与日军决一死战。除此之外，陆军能做的只是企盼北洋舰队能够击败日本舰队，否则正在登陆的陆军将重蹈高升号覆辙。
12:50左右，双方舰队相距5700m时，北洋舰队旗舰定远向日舰第一游击队先行开火，炮弹在吉野舰左舷数百米处爆炸而激起巨大水柱，其余各舰随后也相继开火。而日本联合舰队由于所装备的速射炮射程较短，在3000m内才能达到最佳射击精度。故而未下令反击，只能忍耐北洋舰队单方面炮击，后有日本军官在其日记中称这段时间为极其煎熬的一段时间。不过其将舰队整体航速进一步提高到14节，在接近到北洋舰队距离3500m时，日舰终于急不可待，并未等到原计划的3000m内，即向北洋舰队发起炮击。
早在战斗开始之前，部下就劝丁汝昌到装甲司令塔中进行指挥，但丁汝昌执意在舰桥上进行指挥。此一决定绝不是匹夫之勇，而是海军传统。当年的英国舰队司令官纳尔逊在特拉法尔加海战中便是如此，以及后来的对马海战中日本联合舰队司令官东乡平八郎亦是如此。只不过这次，幸运女神并未站到丁汝昌这边。战斗伊始，日舰火力就击中定远舰舵机室，丁汝昌为炮弹碎片所伤后，仍执意坐在甲板之上继续观察海战进程，并将舰队指挥权移交给定远舰管带刘步蟾，但极不凑巧的是定远舰上的旗语信号装置亦被炮火破坏，也就是说北洋舰队旗舰定远舰海战伊始便丧失了指挥功能。在海战开始阶段，除定远舰受损大了一些外，总体来说北洋舰队还是占据上风的。由于处在纵阵的前端，联合舰队中高千穗号右舷中弹，引发火灾死伤数人，秋津洲右舷速射炮被击中炸毁，浪速舰首主炮下方水线带受损而进水。更值一提的是13:08，超勇舰主炮命中敌吉野舰后甲板，并引爆炮位旁的弹药，当场死伤9人。还有13:14，定远舰一枚305mm开花弹击穿西京丸号的上甲板，直达军官室，可惜这枚开花弹哑火并未爆炸，战后日本人以为有天神护佑，将这枚开花弹与另外一枚击中松岛舰的260mm未爆开花弹一起放置于一处阵亡人员的墓园门口，为其守灵。
虽然开局不错，但局势渐渐被日本联合舰队翻转过来，敌第一游击队四舰集中攻击北洋舰队右翼的超勇、扬威两舰，两舰中弹起火。与此同时，其利用航速快的优势，作出如下的机动路线，第一游击队左转，本队右转，从而对北洋舰队形成夹击态势。
但几艘航速慢的老舰却跟不上舰队的机动，比叡、扶桑、赤城三舰远远落后于整个舰队，于是便成了北洋舰队集中攻击的对象。这也是横阵战术所要达到的效果，只不过可惜北洋舰队整体航速太慢，若能多截得敌一两艘舰，则敌方阵型将被彻底打乱。于是北洋舰队集中攻击敌方比叡、赤城两舰，受到北洋舰队左翼致远、经远等舰的猛烈炮击，比叡舰不得不改变原有行进路线，闯入北洋舰队阵中，欲冒险穿过阵型中的空隙，抄捷径与其本队汇合，不想却陷入定远、镇远、广甲、济远等舰包围之中，接连被炮火命中，其中还有一枚是定远舰的305mm大口径炮弹，因此损伤极为严重，人员死伤达数十人。赤城舰的情形则更加悲催，也遭到北洋舰队左翼诸舰的围攻，先是被定远舰舰尾150mm炮命中，又被来远舰210mm主炮命中，舰体损毁严重，舰长坂元八郎太和随后的代理舰长以及舰上大部军官皆被击毙。在这里不得不佩服一下日本人的顽强，比叡、赤城两舰在受到重创的情况下，依然开炮反击，其中赤城舰在被来远舰追击时，用舰尾的120mm炮命中其后甲板而起火，致使来远舰不得不减速灭火而暂停追击。而经远、广甲和一艘鱼雷艇（应该是艘舰载鱼雷艇）组成单纵小编队继续追击。由于北洋舰队各舰没有抓住机会，创造出击沉敌舰的战果，否则将给日本巨大震撼，并极大鼓舞我方士气。反而是日本对于北洋舰队右翼两艘弱舰给予了致命一击。13:30，超勇舰被联合舰队本队集火攻击击沉，舰员阵亡125人，管带黄建勋拒绝救援，与舰同沉，壮烈殉国。扬威舰亦受重创，不得不脱离战场，向浅水区驶去自救抢修。
