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平壤之战以后，便是日军计划的第二步，控制黄海制海权，消灭北洋舰队！
月上旬，清廷鉴于平壤将有大战，拟由海路迅速运兵赴援，北洋舰队奉命护航。
中旬，北洋舰队护送运兵船向鸭绿江大东沟进发。
在到达大东沟后，运兵船上的陆军部队陆续上岸，而北洋舰队主力舰船在大东沟外锚泊地停泊。
次日，北洋舰队在完成护航任务后正准备由大东沟口外返航，突与搜索而来的日本联合舰队遭遇，随即爆发了黄海海战。
上午时，日本联合舰队先头部队在黄海海面上发现了一团黑烟，日军判断是北洋舰队的军舰，日舰排成单列纵队，准备迎战北洋舰队。
同时，停泊在大东沟外锚泊地的"镇远"号铁甲舰发现有多艘日本军舰正向锚泊地驶来，立即向作了旗舰报告。
丁汝昌接到报告后，命令北洋舰队由停泊队形变化成楔队形，迎战日本联合舰队。
由于向两翼展开需要时间，不待队形完备，点分，"定远"打响了黄海海战的第一炮，接着，北洋水师各舰纷纷开炮。
旗舰“定远”的管带刘步蟾的擅自下令发动攻击将其紧张的心情暴露无遗。
此时，定远距离敌阵还有米，北洋舰队仅形成了较为散乱的人字形阵型，完全未处于有效的对阵状态。
刘步蟾此炮，相比较日军在北洋水师发炮后，继续挺进达三分钟之久，直至距离米时，才在有利阵型上开炮还击的举动，或许第一炮就已经暗示了战争的胜负。
点分，日舰旗舰"松岛"也向北洋水师开炮射击。
日军甫一开炮，便收到意想不到的效果——旗舰"定远"被日舰的猛烈炮火打坏了信号旗，桅杆被击中，提督丁汝昌摔成重伤，整个舰队失去了统一的指挥，各舰均在各自为战。
丁汝昌的坠舰，给士气带来极大的损伤，进一步也加剧了北洋水师的混乱状态。
由于日方舰艇具有快速的优势，很快形成太极阵，裹住北洋水师的人字阵，并渐渐攻入人字阵脚，将致远、经远、济远三舰隔绝于阵外。
日舰的第一游击队"吉野"、"浪速"、"秋津州"和"高千穗"利用速度优势，避开"定远"，绕到了北洋舰队的右翼。
北洋舰队的右翼为撞击巡洋舰"扬威"、"超勇"，两舰开炮还击，击中了"吉野"、"秋津州"和"高千穗"，"超勇"在开战半小时后沉没。
"扬威"舰体严重倾斜，驶离战场后搁浅。
看到担任指挥的旗舰被击伤，大旗被击落，邓世昌立即下令在自己的舰上升起旗帜，吸引住敌舰。
在日舰第一游击队攻击北洋水师右翼的时候，北洋水师主力和日舰本队相遇，日舰中实力较弱的"扶桑"、"赤诚"、"西京丸"和"比睿"被拦腰截住，"定远"、"经远"、"来远"对其进行了猛烈的攻击，然而北洋水师的炮弹以穿甲弹为主，破坏性不强，并未击沉这几只弱舰。
点分，日舰突发一炮，击中了"定远"，"定远"随即燃起大火，浓烟使船上水兵无法用大炮进行瞄准。
"镇远"和"致远"急忙掩护旗舰自救，"定远"成功扑灭了大火。
邓世昌驾驶致远一舰，由于他抱着必死的决心，故而攻敌最力，两阵甫合，其他船还在后面，致远便独自向前猛驶冲锋直进，开放船首船尾英国制造的十二吨大炮，并施放机器格林炮，先后共百余出击。
他指挥的致远号在战斗中最英勇，前后火炮一齐开火，连连击中日舰。
多艘敌舰突然将"致远"团团围住，致远多处中弹，船身越来越倾斜，情况十分危急。
敌舰全力攻击，"致远"多处受伤全舰燃起大火，舰体严重倾斜。
此时其他舰艇已在一片混乱之中，无一舰能勇往协助致远，致远显示出孤军深入，无复后继的态势。
日舰见有机可乘，便以四舰环攻致远舰，邓世昌感到最后时刻到了，对部下说"我们就是死，也要死出中国海军的威风，报国的时刻到了!"
炮手大声报道“禀管带，炮弹用光啦！”
邓世昌向着舵手大喊“打开鼓风机，开启全速模式，向着吉野进发！
鱼雷舱！待距离靠近，立即发射鱼雷！”
致远舰突然燃着大火，冒着黑烟，向着吉野号猛冲过去！
吉野号以为致远想要撞击自己同归于尽，吓得不知所措，舰长命令后撤！
所有日舰接到命令，集中全部火力攻击"致远"！
这时，一发炮弹不幸击中"致远"舰的鱼雷发射管，舰体严重倾斜，没有来得及发出最后一只鱼雷，便不幸沉没了。
"致远"的沉没后，"济远"管带方伯谦立即下令撤退。
邓世昌与众将官包括胡永活皆落入水中，胡永活用力将救生圈扔给邓世昌，大喊“师傅！抓住救生圈！”
邓世昌大喊"我立志杀敌报国，今死于海，义也，何求生为!"