十四时许，联合舰队战舰纵队再次将俄舰纳入了主炮有效射程内。
装备着三年式主炮射击指挥仪的“瑞祥”、“瑞仙”二舰自12000码距离上连连开火，两轮试射之后，两舰开始齐射，第二轮齐射时即命中俄舰队先导舰（即旗舰“列特维占”号）。
远望着敌舰上腾起的绚丽烟火，“瑞祥”号上的联合舰队司令长官林泰曾反倒有些忧心。
“司令长官阁下，您不舒服吗？”
参谋长萨镇冰少将关切道。
“没什么，我只是觉得敌人撤得太快，我们又追得太急了，恐怕……”
话音未落，身边的观察员大叫起来：“报告，左舷前3000码距离上，第一装巡队‘苏州’号发生大爆炸！”
林泰曾举起望远镜一看，标准排水量11800吨装甲巡洋舰“苏州”号已经从舰桥处断裂为前后二截，在浓厚的云烟笼罩下迅速没入海水中。
事后查明，“苏州”号全舰669名乘员中仅18人生还。
“是水雷……又中招了……传令！全舰向方位170右转，撤出战斗！”
林泰曾狠不得咬掉自己的嘴唇，居然被对方以同样的伎俩算计了两次！
不一会儿，联合舰队战舰纵队和第一装巡纵队完成全队转向，这时，俄舰队却不识好歹地跟了上来，在12000码距离上开火挑衅。
“看来他们存心要跟我们玩猫抓老鼠的把戏啊。”
捧着茶杯的林泰曾很快就心平气和了，他没有为已经沉没的军舰不停惋惜的习惯。
“我看还是派驱逐舰对付他们吧，有情报表明，敌舰拆卸了大部分的副炮用来支援要塞防卫，反雷击能力已经被严重削弱，而我们的驱逐舰吃水浅，尺寸小，不大容易中雷，更重要的是，我们的船厂造驱逐舰的速度要远远快过造大型战舰的能力。”
萨镇冰的说法虽然有点冷血，却是实情所在，一艘万吨战舰的总工期在两年左右，而一艘月字号驱逐舰的总工期不过6个月，二者的造价更不在一个数量级上，为了全局的胜利，牺牲几艘驱逐舰算不得什么了不起的事。
林泰曾显然也早有这样的算计，听完萨镇冰的建议后，毫不犹豫地下令：“第二第三驱逐战队出列，对敌舰队展开雷击作战！”
紧接着发出第二条命令：“全舰向方位270左转，第三战速，注意水雷！”
随着五颜六色的信号旗升到“瑞祥”号的桅顶，田雨后中校的第二驱逐战队和李凌云中校的第三驱逐战队自第一和第二轻巡纵队尾部出列，展开成锲型队，以26节以上的高速冲向敌舰队。
在9000码距离上，俄舰开始以主炮轰击华军驱逐舰，巨大的水柱不时在单薄的驱逐舰前后不协调地腾起，但每一发炮弹的落点都远在距离目标超过200码的海面上——自战争爆发以来，无论是中国人还是俄国人，以战列舰主炮命中驱逐舰的先例一次也没有。
当华军驱逐舰接近到6000码距离上时，残存的8艘俄国驱逐舰脱离队列迎头杀了过去。第二驱逐战队的8艘“月”字号驱逐舰按计划立即分散开来，与俄驱逐舰捉对厮杀，而第三驱逐战队的另外8艘“月”字号借着友军的掩护，摆脱了俄驱逐舰的纠缠，径直向预定的目标——三艘俄国战列舰开去。紧接着，第三驱逐战队又迎面遇上了俄军布雷巡洋舰“阿穆尔河”号，“阿穆尔河”号以左舷可用的2门152毫米主炮和8门75毫米速射炮向疾驶而来的8艘中国驱逐舰猛烈开火，俄战列舰上的152毫米副炮也纷纷开火，大大小小的水柱溅湿了每一艘第三战队驱逐舰的桅顶旗……
十四时三十分，第三驱逐战队旗舰“雪月”号连中数发中口径炮弹，鱼雷弹库发生大爆炸，全舰一折为二，一分钟内全部没入海中，战队司令官李凌云中校以下140名官兵殉国。
战队其余各舰毫不畏惧，继续向前冲击，王识义少校指挥后备旗舰“松月”号向拦路的“阿穆尔河”号连发三条鱼雷，并率“水月”、“江月”二舰以120毫米主炮猛击“阿穆尔河”。
十四时四十分，以一敌三的“阿穆尔河”号连中两条鱼雷，向左舷翻沉，全舰369名乘员仅14名生还。
扫清最后的障碍之后，王识义少校率本战队余下的7艘驱逐舰继续向俄军战列舰纵队突进，此时，俄战列舰纵队已退却到了近岸海域，与岸炮一起猛烈射击华军驱逐舰，密集的炮火先是彻底摧毁了“水月”号，紧接着又令“松月”号起火，“松月”号上的王识义少校不顾背部受伤，亲自操舵冲向俄舰“列特维占”号，直冲到600码距离上才下令发射鱼雷，射出鱼雷后不久，“松月”号前主炮弹药舱便发生大爆炸，两分钟内，“松月”号舰艏向前栽入海底，全舰仅5人生还，王识义少校以下133名官兵殉国，此前，王识义少校的次兄王知节上尉已在去年率第三鱼雷艇战队袭击海参崴港时随艇战死，长兄王守忠中校则在著名的莫斯科维季诺战役中被打断了双腿，王家一门三子为帝国流血牺牲的故事经过文人墨客的编撰点缀，后来成为小学课本的内容，这是后话不提。
以“松月”号为榜样，战队中的“江月”、“湖月”、“海月”、“桂月”四舰也先后冒着遍布海面的大小水柱在1000码距离上发起鱼雷攻击，四舰共发射鱼雷23条，四舰转向撤出时，“湖月”号烟囱、轮机相继中弹，失去动力，前来救援的“海月”号也被打破了锅炉管道，分别笼罩在浓厚黑烟和白色蒸汽中的“湖月”、“海月”二舰成为了俄国岸炮的绝好靶标，附近所有的俄国岸炮发了疯似地向两艘受伤的中国军舰倾泻越来越密集的炮火，而两艘中国军舰上的水兵也毫不示弱地以主炮向岸上还击……半小时内，“湖月”和“海月”相继沉没，两舰共有181名舰员战死。
第三驱逐战队的殿后舰“岚月”号此前则因机械故障不得不中途退出战斗，却在单独返航时触发小型水雷沉没，104名舰员殉难。
第三驱逐战队的巨大损失没有白费，面对近距离上射出的二十多枚鱼雷，俄舰虽然竭尽全力企图转向规避，毕竟战列舰尺寸较大，各舰又身处近岸，机动的余地不大，以至有两舰相继中雷。
旗舰“列特维占”号右舷舯部和艉部连中二雷，艉舵卡死，战舰一边打转一边缓慢向右倾斜，舰队司令官维特盖夫特少将不得不下令停船，全体舰员弃舰上岸。
舰队参谋长拉彼鲁兹上校事后回忆道：“司令官悲哀地看着我，我知道他想说什么，我们虽然活着，但是从我们的使命意义来看，我们其实已经死了……停船后的‘列特维占’活像一条待宰的鳕鱼，敌人的双翅苍蝇和浮空肥猪迟早要把它当成饲料吞噬一空……”
拉彼鲁兹随后亲眼目睹了20多架飞机和10艘以上飞艇轮流蹂躏“列特维占”号的惨剧，这艘战舰在停航弃舰的状态下成了华军航浮部队的绝好目标，一小时内，“列特维占”号至少被10枚炸弹直接命中，舰体熊熊燃烧，直至弹药库发生爆炸……
十六时三十五分，12902吨的“列特维占”号翻沉入30米深的海底，592名乘员中有511人生还，幸存者中的大部分后来作为海军步兵投入了海参崴要塞的防御前线，在联军越来越炽烈的炮火中消耗殆尽。
紧随旗舰之后的“胜利”号也中了一条鱼雷，剧烈的爆炸使得该舰一半的锅炉失去了作用，军舰最大航速下降到不足10节，舰长企图把军舰开回港内，就在“胜利”号蹒跚开向海参崴港的时候，9架“晴风改”分三波袭击了它，一枚炸弹摧毁了它的烟囱，全舰弥漫起呛人的煤烟，航速下降到7节，战舰简直在爬行……
“胜利”号的厄运并未就此结束，十五时三十分左右，华军舒时德中校的第一驱逐战队针对“胜利”号又发起了一次鱼雷攻击，以“松雪”号沉没为代价，在2000码距离上射出22枚鱼雷，行动不便的“胜利”号连中二雷，逐渐向右倾斜，舰长不得已下令弃舰。随后，相继有30余架飞机和十余艘飞艇赶来打“死老虎”，中弹累累的“胜利”号于十六时五十五分左右倾覆沉没。
幸运的“柴沙列维奇”号暂时得以全身而退，该舰舰长丝毫不理会“列特维占”号和“胜利”号上升起的“请求救援”的信号旗，指挥本舰开足马力躲进了港内，并在港内高射炮火和自身防空火力的保护下熬到了夜幕降临。
入夜之前，幸存的5艘驱逐舰逃回了海参崴港，在与华军第二驱逐战队的厮杀中，俄军驱逐舰毫无收获，“强权”号与“猛烈”号被相对驱逐舰来说威力过分强大的120毫米炮弹所摧毁，“雷雨”号则降旗投降。
1904年5月31日夜，仅剩下6艘军舰的俄第一太平洋舰队暂时还处于“存在”状态。