20分钟后，博罗季诺号的前炮塔被富士号发射来一发12英寸炮弹击中。这发炮弹不但把带着厚重装甲的炮塔掀开，还引爆了炮塔中放置的弹药。这艘13000吨级的战列舰在巨大爆炸力的震荡，象艘玩具船一样被抛上水面，又重重地落了下来，瞬间完全沉没。
俄舰见状一惊，战意顿消。
按东乡平八郎和他的参谋们的设想，这场仗应分为4天七个阶段，从朝鲜海峡一直打到海参崴，其中每晚的例行节目都是夜袭。十九时十分，东乡平八郎下达主力舰队撤出战斗，向郁陵岛集结，把战场交给了驱逐舰队和鱼雷舰队们。
于是，在白天战斗中毫无建树，只是跟着主力舰屁股后面参观的60多条驱逐舰和鱼雷舰忙碌了起来。第一、二驱逐舰队和第九鱼雷艇队堵在北方的航路上；第三、四、五驱逐舰队从东方压缩包围圈；第一、十、十五、十七、十八、二十鱼雷艇队在南方追逐着俄舰的尾巴，寻找下手的机会。原本被留在三浦湾躲避风浪的第十四、十六、第十九鱼雷艇队也起闻到牛粪的苍蝇一样，嗡嗡飞出，扑向交战区域。
在白天半天的战斗中，俄舰队的第一战舰的4舰战列舰三沉一伤，第二战舰队丢了旗舰，另外还有乌拉尔河号、堪察加号被击沉，两艘医院船被俘。但是接替罗热斯特文斯基指挥权的涅鲍加托夫的舰队没有受到太大损失，其座舰尼古拉一世号甚至可以说完好无损。这当然不是他的水平有多高，不过占了在舰队的最末的光，人家没空招呼他而已。
临危受命的涅鲍加托夫对日本人玩了个花招：他先是带着残余舰队向西南急走，假装要向来路逃逸。到了夜幕完全降临后再折向东北向，拼命向海参崴驶去——估计他也不会认为这样就能摆脱航速远比自己快上百分之五十还有余的驱逐舰和鱼雷舰的追踪，只是尽人事而听天命吧。
日本人果然没有上当，反而将包围圈越压越小。
俄国人感觉了敌方的攻击迫在眉睫，极度恐慌不安。有些俄舰没有接受过夜间作战训练，便打开探照灯，在海面东指西划，胡乱地开炮，正好为了对手的攻击提供了指向——按照有灯便有船的原则，日本人只需要向有灯的地方开火就是了，根本不需要辨清那到底是什么船。
二十时十五分左右，日军开始发动鱼雷攻击。3、4艘一组的驱逐舰或鱼雷艇在探照灯的引导下，高速冲近俄国人，发射鱼雷后迅速后撤。第二组又跟上，如法炮制。接着的是第三组、第四组……一条条鱼雷象鲨鱼般，翻转着气泡，拖曳水花，扑向俄舰。
俄国人对来袭者进行了顽强的抵抗。探照灯快速地划过海面，搜索目标。炮塔向可疑的方向转动，一条条火舌从炮口中飞出，划破夜空，落在远处，掀起了无数水柱。偶有日舰被中，一团火花轰然炸开，随后腾起熊熊的大火。身上着了火的人影嘶叫着从船仓里冲了出来，扑入海中……
在这一场巨象与蚂蚁的对垒，俄国人再一次全面落于下风。日本人发射鱼雷的准头一如既往地的差，100多条鱼雷仅命中7条（有说50中6）。但是就这7条鱼雷就直接击沉了纳瓦林号战列舰，西索伊·维利基号战列舰、纳希莫号巡洋舰和莫诺马赫号巡也伤重，至天明之后先后沉没。涅鲍加托夫手下的各舰虽又老又旧，但由于其训练过黑夜中反击鱼雷舰的科目，故此大部分幸存了下来——有练过的跟没练过的毕竟不同啊。
日军在夜袭中被击沉了3艘鱼雷舰，另有4艘驱逐舰和3艘鱼雷舰受伤，共伤亡87人。这样的损失损失与俄国相比，简直就是微不足道。
天明之后，除了涅鲍加托夫指挥的尼古拉一世号、鹰号战列舰，谢尼亚文号、阿普拉克辛号海防舰和绿宝石号巡洋舰尚猬集在一起之外，其它幸存的俄舰均已象撒胡椒粉一样散布在海峡各处，曾经的不可一世的波罗的海舰队已不复存在。
五月二十八日，天气晴朗，风平浪静，波澜不兴，能见度相当高。
上午五点左右，日联合舰队第一、二舰队到达郁陵岛附近。东乡平八郎正在托着下巴思索怎么找到已经不存在的俄国舰队的主力的时候，突然接到在南方数十海里外的第五战队的电报：发现俄舰5艘，其中有2艘战列舰！
被日第五战队发现的舰队正是涅鲍加托夫的部队，他们从日军的狼群突了出来后，一直向东北方向行驶。由于舰速比较慢，竟然远远在落在日本人的后面，害得东乡平八郎们一阵好找。
十时三十四分，从郁陵岛赶来的日第一、二战队与一直尾随着俄舰的日第四、五、六舰队已对俄舰形成合围之势。日舰在在7500米的距离上才开得几炮，就见俄旗舰尼古拉一世号半降军旗，挂了投降的信号旗，又命各舰打手旗：寡不敌众，我军投降。只有绿宝石号巡洋舰的舰长或是没看见，或是不愿投降，继续向东逃窜。
下午十三时三十七分，涅鲍加托夫跟着秋山真之和山本信次郎登上三笠号，与东乡平八郎达了投降条件，正式向日军投降。三项投降条件分别为：投降的俄国军舰应维持现状，交给日军；俄方全部船员为俘虏；允许俄方士官以上人员允许保留佩剑。其实，这场谈判并没有什么谈，只不过是无条件地接受日军的条件而已。
接收完俘虏，东乡平八郎令第一、二战队押送四艘俘虏船前往佐世保。在那里，他们将受到狂热的国民同样狂势的欢迎。
俄舰的指挥官投是投降了，但是投降的消息根本无法传递到散布得到处都是的俄舰手中。有一些舰只更是任你日本人叫破了喉咙，也不愿投降。由是故，小规模的战斗仍是不断进行中，给惨败之下的俄国人添上不少的亮色。
当天早上，身负重伤的俄巡洋舰斯维特拉娜号与结伴而行的狂暴号驱逐舰在郁陵岛南方与日舰音羽、新高号遭遇。斯维特拉娜号虽击伤了音羽号，打死日水手5人打伤23人，却很快就被击沉；狂暴号慌不择路，冲上海岸搁浅，船员在破坏船体后被俘。
下午十八时左右，俄舰乌沙科夫号不听日舰的劝降，在打完所有炮弹后打开通海阀，自沉于陷歧岛西约60海里处，有339名船员被日舰磐手、八云号救起。