轰得一会儿，敌人没打着，反而震死了龙王爷的手下喽啰。罗热斯特文斯基大概也感觉到没什么意思，遂下令停火。经过这一番闹腾之后，俄国人的编队乱哄哄的，以致日本人把他们比例成张牙舞爪的章鱼。
中午时分，三笠号在狂奔了五个多小时后，终于带着舰队赶到了冲岛北方约10海里外的指定位置。赶在俄舰前方的第三、五、六战队也先后汇合到舰队中。按战前的计划，日军依然想以想搏大，以鱼雷舰打头阵，冲冲对手的队伍，顺手牵头肥羊。然由于天气过于恶劣，这案便胎死腹中，双方的主力舰一开战便打了头阵。
下午一时四十分左右，两支舰队在浓雾中几乎同时发现了对方。
罗热斯特文斯基意料到会碰上日本人，却没想到碰上整支的日本联合舰队，不禁大吃一惊。待到他清醒过来，立即命令舰队做好战斗准备，散成单纵，笔直地向日本人冲去——事已至止，大吃九惊也没有用，只好硬着头皮向前闯吧！
一时五十五分，东乡平八郎下达命令：“皇国兴亡，在此一战，全体将士务必奋力向前”，并在三笠号上挂起了Z旗——这是盗版纳尔逊的招数，东乡平八郎大抵认为反正大伙都是同行，盗个版啥的也没啥问题，便依瓢画葫芦地学一把。
二时零二分，日联合舰队主力的第一、二、三战队向西南方向与俄舰队相向航行，两支舰队以接近30海里的时速接近。
三分钟后，两军先导舰相距约7~8000千米。东乡平八郎突然命令三笠左转，带领整个舰队向东北东方向转弯。毫无疑问，东乡平八郎试图通过这个大转弯，截在俄舰的前头，抢占T字横字，充分发挥舰队的火力。
东乡平八郎的敌前一折，奠定了他海军名将的名声。但这同样是一个极度冒险的决定：转弯点之后船只被已经折过来的友舰阻拦，无法开炮；而敌方可以把那个拐弯点当巩固靶集火射击，连动都不用动。如果联合舰队是在一支装备精良、训练有素的部队面前玩这种花招，只怕到时就算是占到了T字横头，也剩下不了几艘船，所抢占扰势地位便毫无作用。
以联合舰队在实力、准备、训练方面上的优势，东乡平八郎大可不必如此冒险来赌这一把；联合舰队本是以逸待劳，对俄舰队的情况可谓了如指掌，为何笨拙地跑到敌前去冒这个险呢？所以，他的这一折，到底是基于深思熟虚、充分了解到对方实力不足以对自己造成的损失后作出的决定，还机械地为了抢占T字横头的战术，很难定论。
很显然，罗热斯特文斯基也看到了日本人给他们亮出的这个破绽，遂下令各舰集中攻击日方的先头舰。可是，俄舰队正在由双列行进纵队改为单列战斗纵队间，罗热斯特文斯基为了避免被日方占领T字横字，又命令舰队向右偏航，故此队列异常的混乱。
二时零七分，三笠号首先拐完了弯，船头指向东北东方向。一分钟后，苏沃罗夫公爵号12英寸主炮率先向三笠号开火，其余各舰亦加入了炮击。三笠号及其后继舰敷岛、富士号被淹没在飞溅而起的水花之中。据战后统计，俄舰队火炮的的命中率实在是低得可怜。然而，在雨点般炮弹的攻中下，短短的几分钟之内，三笠号还是被射中了30多发炮弹，一座炮塔被轰坏，烟囱被击射，指挥塔也被炸得个一塌糊涂，数名指挥员被打伤。一块弹片飞到了东乡平八郎脚边，差没点一开战就要了这位司令官的命。
俄舰的火力继续追逐着日本人的战舰，敷岛、富士、朝日、春日、日进依次拐弯，先后中弹，连跟在后面的第二战队的舰只都中了不少炮弹。然而，在这极难捱的十几分钟里，除了浅间号巡洋舰因舵机被打坏无法转向于二十分钟后退出战斗外，其它舰只均未受到致命伤。
二时十分，双方先导舰距离约6400米。三笠号开始回敬苏沃罗夫公爵号的攻击，第一发炮弹是远失弹，落到远处的海面上；第二发炮弹是近失弹，在俄舰的前面炸开；第三发炮弹被对手的前部烟囱弹飞，接下来的第四发炮弹不偏不倚，飞进了俄舰的司令塔内，横飞的榴弹碎片炸死了塔中的一半人，并将另外一半人炸伤。
此时，已经完成了转向的日第一战队亦将所有的火力集中在苏沃罗夫公爵号和奥斯利亚比亚号等战列舰上。日方的射击命中率远高于俄方，其炮弹的威力亦“相当于我们十二颗充分爆炸的炮弹”（俄国人语），在短短数分钟之内，奥斯利亚比亚号（第二战舰队的旗舰）、苏沃罗夫公爵号和亚历山大号选后被击中起火。奥斯利亚比亚号被打得最惨，樯杆被击断，水线多次被击穿，大量海水涌入。
几分种之后，两舰队的距离缩近至5000米之内，炮战进入最高丨潮丨阶段，海面上炮声轰轰，水柱迸飞。联合舰队第一战队的利用速度优势，边战边走，插在俄舰队的前头。俄舰因被日军挡住了去路，遂稍稍右拐，把航向定为偏东方向，整个舰队慢慢被拉成了不规则的单纵队。
东乡平八郎见状亦指挥日第一舰队右拐，由东偏南方向继续压迫俄军。此时，第二战队的6条巡洋舰亦完成转头，加入炮击。在日军准确的打击之下，俄军冲在前方的舰只皆受是不同程度损坏。三笠号也再次中了几发炮弹，好在皮厚，也尽然挡得住。
十四时四十三分左右，多次被命中苏沃罗夫公爵号腾起熊熊大火，火炮大部被毁，舵机失灵。罗热斯特文斯基本想命令其脱离战场，却被第三发击中指挥台的炮弹炸昏，遂象一只无头苍蝇一样在海面乱转。奥斯利亚比亚号更已成了一个火炉，无法挽救，遂于三时七分沉没。900余名乘员仅有330人获救，其余人全部跟着他们早就病死掉的司令官弗尔克萨姆见上帝去了。