15:20为了替老大扛，致远中弹累累，弹药也光了。此时，日舰吉野适在致远前方。邓世昌见吉野横行无忌，对大副陈金揆说：“倭舰专恃吉野，苟沉是船，则我军可以集事！”陈金揆深为感动，开足马力，“鼓轮怒驶，且沿途鸣炮，不绝于耳，直冲日队而来”。邓世昌高呼“吾辈从军卫国，早置生死于度外，今日之事，有死而已！”日舰第一游击队其他3舰见致远向前冲出来了，便以群炮萃于致远，连连轰击。吉野也在慌忙躲避的同时发炮阻拦。

15:30数颗发射后是黄色烟雾的“梅里那依特”（melinite，烈性炸药）榴弹同时命中致远水线，致使致远舷旁鱼雷发射管被击中，引发大爆炸。（也有另外的说法是致远舰水线处被日军大口径炮弹击穿，锅炉被击中，导致锅炉爆炸）右舷随即倾斜。舰首先行下沉，推进器直现于空中，犹在旋转不已。“在后来的战斗中，中国的另一艘最好舰只‘致远’号也遭到不幸。它显然是在长时间内遭遇到困难，不断用抽水机奋力抽水，因为我们看到水从该舰的两侧倾流入海。它英勇战斗，得不到援助；它甲板上的大炮和舰首的大炮不停地射击，直到它沉没为止。最后，它的船首完全淹没在海水中，船尾在海面上高高翘起，露出那转动的螺旋桨，渐渐地沉没在海中。当它下沉时，我们可以清楚地听到日本军舰上发出的胜利欢呼声。在战斗中似乎并肩作战的‘定远’、‘镇远’两舰试图援救它，但是太迟了。”邓世昌与大副陈金揆、二副周居阶同时沉海。“该舰乘员大抵葬身海中，遇救者仅水兵七名耳。”据载，邓世昌落海后，其仆刘忠同时坠水，以救生圈付之，拒不受。左一鱼雷艇也赶来相救，亦不应，“以阖船俱没，义不独生，仍复奋掷自沉”。此刻，他所蓄爱犬凫到身边，“衔其臂不令溺，公斥之去，复衔其发”。邓世昌誓与舰共存亡，用力按爱犬入水，自己也随之没入波涛之中，年仅四十六岁。舰上管理机务的英人余锡尔先受重伤，与舰同沉。

西京丸逃过了北洋军舰的追击，驶出战场修理抢救。

15：30，在德籍炮术顾问哈卜门、枪炮大副曹嘉祥的指挥下，镇远舰主炮台上连续射出2枚305毫米口径炮弹，均命中了“松岛”舰，第一颗是实心弹，第二颗是稀少的进口的5倍口径的高爆弹，巨弹直接击中了“松岛”左舷第四号120毫米速射炮的炮盾，受到重击的引信立刻开始工作，弹头内填充的黑火药很快点燃炮弹，炮弹在第四号炮位上轰然炸开。爆炸所产生的巨大冲击气流和破片，使炮盾显得不堪一击，霎时成了纷纷散落的钢铁碎片。本来被遮护在炮盾后的120毫米速射炮也受到攻击，整个炮身竟然被震飞了起来，随后又重重地砸下，120毫米口径的钢铁炮管被扭曲成了不可思议的月牙形。炮身弯曲下落，借势将附近的药壳儿（弹药）引爆。！“松岛”舰上发出接连不断的巨大爆炸声，呛人的黄色毒雾立刻在舰内弥漫开来。松岛舰一层的舷侧板爆破，有三分之一长，从甲板的巨孔穿出有2尺至3尺有余，并击断上甲板之铁桩、铁梁，上甲板左右舷顺势出现三四坪洞，使舰体失去了平衡，舰体倾斜，海水灌入，很快使舰内数处破损。但此时战场上竟然刮起了大风，风向也对“松岛”有利，“幸而风从破损的舷侧，吹进一些新鲜空气，才使毒气稀薄。防火队得以竭力灭火。”救火队冲入炮甲板后，映入他们眼帘的是这样一番场景“死者的头、手、脚、肠子到处散乱着，脸和脊背被炸得难以分辨了。那些断裂的骨头上，肌肉早已经被烧毁，就像火化后的白骨，粘乎乎的鲜血沿着舰体倾斜方向流去，滴着鲜血并且还在微微颤动的肉片粘在炮身上，还没有冷却……”事后统计死伤八十四人

15:30济远转舵逃跑。开战后，济远累中敌炮，二副守备杨建洛阵亡，共伤亡十余人。济远管带方伯谦“先挂本舰已受重伤之旗”。后见致远沉，转舵逃跑，广甲亦随济远逃。 “济远”、“广甲”的奔逃使得北洋舰队的战斗形势立刻一发不可收拾，孤雁失群的“经远”舰以及右翼第3小队“靖远”、“来远”舰之后也相继离开战场，向大鹿岛方向的浅水区驶避。

济远误撞搁浅之扬威，扬威立沉于海。管带林履中登台一望，“舰在人在”，奋然蹈海，随波而没。

日本第一游击队见济远、广甲逃走，因相距太远，追之不及，于是开始将目标转移在来远、靖远和经远身上。

作战示意图9