洋舰队护送分乘新裕、图南、镇东、利运、海定五艘运兵船的铭军十营四千人，向大

发。另外七艘舰艇为炮舰江、镇南、镇中和鱼雷:二、右三也随行。

午间，北洋舰队护卫运兵船抵大东沟外，由于港内浅，并为了保证陆军安全登岸，丁汝昌令镇南、镇中两炮舰和三艘鱼雷艇护卫运兵船，致远、广丙两舰停泊外担任警戒，定远、镇远、济远、广甲、江、镇南、镇中七艘战舰距外十二海里下锚，以防止日舰袭击。当天下午。运兵船后溯而上。至登陆地陆续上岸。由于登陆地离江甚远，又辎重甚多，卸运费时。整整一个下午才有少半土兵上岸。于是，丁汝昌下令连夜渡兵卸船，直至次日早晨，十营铭军及炮械、匹等全登岸。这样，北洋舰队也就完成了此次护航地任务。

七月三十一日上午十一时北洋师发现日本联合舰队，丁汝昌立即决定升火以待。挂‘三七二九’旗，命令各降弹，准备战斗，备舰皆发战斗喇叭，音响彻乎全队。日舰以吉野舰为旗舰，桥立、狼速、秋津洲、千代田、扶桑、赤城、西京、雄、筑紫、八重山十一艘战舰参战，对阵北洋师九艘战舰。这样的阵容已经是中日两国海军仅存地华所在了，在前两次海战中。北洋师和日本联合舰队都损失惨重。

严格算起来日本吃亏更多些，对定镇两舰威胁最大地三景舰沉了两艘仅存桥立一艘，但是日本数年来急剧扩充的海军底还是比较雄厚，此时大东沟海面上日本依然能够拿得十一艘战舰来和北洋师拼命。而经历了南大洋海战之后的北洋师已经有些力竭了。

中午十二时二十分，北洋师以人字阵队形迎战日本联合舰队。双方展开了激烈地大海战。双方激战至下午六五分结束，日本联合舰队指挥官中将桦山资纪怕北洋师越战越勇，更怕在夜幕降临后会遭到北洋师鱼雷艇的攻击，遂决定终止海战发撤退的信号。

在这场总共近六个小时的战斗中，双方铁甲舰参战数量最多，持续时间最长，战斗最为惨烈，中日海军都遭受了最沉重的打击的大海战终于在东大洋地落日下结束了。北洋师定远、济远、广甲、广丙、镇南、镇中、江七艘战舰和右二、右三两艘鱼雷艇沉没；日本联合舰队桥立、秋津洲、扶桑、千代田四舰被击沉，雄在战斗结束两个小时后，返航时礁沉没。

这场大海战惊动了世界，相对于一个月前发生在南大洋的大海战，这次战斗惨烈到了极，战斗中无论是北洋师还是日本联合舰队都发生了数次与敌同归于尽的绝命冲击攻击…战斗开始不到两个小时致远为了掩护定远旗舰便冲向秋津洲，因为镇远及时支援两发305毫米炮弹有如神助的击中了秋津洲，其中一发命中弹药库发生剧烈爆炸，这才免去致远同归于尽；半个小时后正在攻击日舰八重山的济远被已经严重受损的千代田相撞，躲避不及两舰同归于尽；广丙使用鱼雷偷袭狼速，鱼雷击中未发生爆炸后撞向狼速，被赶上来的吉野击沉；海战爆发四个半小时后，扶桑掩护桥立与定远相撞同归于尽…

中日两国海军经此一战之后，几乎尽数凋零，残存下来的中日两国主力战舰全都是重伤，相对于舰船地损失，人员损失则更为惨重。尤其是两支舰队的指挥官在战杰到严重损伤逃生无望的情况下，举枪自尽者数人…北洋师提督丁汝昌和刘步蟾在与扶桑相撞后自尽；带程璧光在沉船时自尽；扶桑舰长大佐新井有贯在与定远相撞后自杀…在海战结束后，镇远、致远依旧结队追击半个小时，只击中了日舰八重山舰尾一炮后，因为航速不及日舰，日舰都已经驶舰炮程，再加上天黑周围海域多有险滩暗礁，才开始返航会合左一鱼雷艇救援同僚…