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日本舰队总指挥官东乡平八郎一看不妙，赶紧亲自指挥“浪速”号开足马力全速撤离，“定远”号铁甲舰穷追不舍。这时。“松岛”号、“千代田”号、“严岛”号、“桥立”号战舰赶过来救援，这四艘速度最快的日本巡洋舰摆出了“单行鱼贯阵”，刻意将“浪速”号移到舰队的左侧非战斗一面，以保全东乡平八郎的旗舰指挥军舰。
1891年，李经述已经从一个天才少年成长为一名优秀的水师提督，实战经验和战法都很娴熟。针对日舰这一“单行鱼贯阵”阵型，他马上指挥北洋舰队采取了“夹缝雁行阵”迎战，以便充分发挥联军军舰的船首重炮威力。同时，北洋各军舰加大马力前进，冲乱日军的纵队阵型，进行条块分割，以实现类似1805年特拉法尔加海战和1866年利萨海战成果。
北洋军舰的装甲普遍较厚，火力也猛，射程远，这是北洋舰队的优势。所以，在与“松岛”号相距5300公尺时，“镇远”号没有等待，先发制人，向“松岛号”开了第一炮，飞出去的炮弹落于“松岛”号舷左一百公尺海中，卷起滔天的巨浪。不一会，北洋舰队形成“人”字形的燕剪阵，集中火力，开始轮番攻击日本的军舰。
直到双方军舰距离3000米时，达到日舰速射炮适当射击距离，日本军舰才有机会开炮回击。但此时，日军“松岛”号等战舰已经被击中了多炮，远望台被打坏，在飞桥上督战的日本军令部长桦山资纪，左腿夹在了铁木中被烧伤。炮弹飞至，他旁边的两名军官被穿胸而颠，血肉飞坠，桅楼被一榴弹打穿，里面六人全部战死。
“松岛”号位于舰尾的主炮塔，被邓世昌指挥的“济远”号军舰发射的炮弹击中，两名正在炮位上操作的日本水兵当即被弹片击伤，主炮的液压旋转机构遭到严重破坏，刚发射了一发炮弹的加纳火炮顿时陷入瘫痪，被迫进行紧急抢修。“千代田”号也身中数炮，火药库附近的军官室被击穿，八吋多厚的钢板穿透三个大洞，床上器具已经粉碎，弹丸四处飞扬。
这时，刘步蟾也指挥“镇远”号发威了，拔出战刀亲自站到指挥台，大喊：“开火！炸沉日舰！”
不一会，日本“严岛”号第五号炮座被二十一公分炮弹击中，海军大尉永田廉平和他的手下五人都被炸死。日本的“桥立”号军舰被“镇远”号的炮弹击中燃起大火，刹那间，黑烟将全舰遮蔽。在炮塔内督战的分队长高桥义笃海军大尉、炮术长濑之口觉四郎海军大尉以及二等兵曹广原重槌毙命，另有七名水兵受伤。
在附近行驶的“浪速”号见日本军舰纷纷冒烟起火，急忙发出危险信号，召唤其他日舰前去救援这四艘被重创的日本军舰。但是此时，其他军舰也被北洋舰队的军舰炸得晕头转向。
日本海军的“赤城”号军舰赶来救援，结果飞桥甲板被“定远”号军舰一炮击中，代理舰长佐藤铁太郎面部和手腕负伤，被送入甲板下疗伤，舰长一职改由正在指挥舰首炮位的第二分队长松冈修藏海军大尉接替，舰首炮位则由炮长进藤多荣治海军上等兵曹指挥。还没喘过气来，甲板又被“镇远”号击中，引起大火，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，渐渐地沉没在海平面下。
这下子，东乡平八郎彻底明白了，李经述指挥的北洋舰队，不是俄国佬的舰队，靠血性和运气是拼不过中国人的，赶紧逃跑，但已经太晚了。只听一声惊天巨响，“定远”号的一枚巨弹，直接击中了“浪速”号左舷速射炮的炮盾，受到重击的引信很快点燃炮弹，炮弹在第四号炮位上轰然炸开，惊天的巨响所产生的巨大冲击波和破片，使得“浪速”号整个炮身竟然被震飞了起来，随后又重重地砸下，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引爆。
东乡平八郎彻底绝望了，他听到“浪速”号军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，舷侧板爆破，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，巨量的海水灌入，很快使舰内数处破损。此时，天公还不作美，广岛港上竟然刮起了大风，风向也对“浪速”号不利，浓烟带着滚滚毒气，防火队也难以灭火，军舰内的八百多日本海军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火热的炮身上，还没有冷却。
东乡平八郎望着一艘又一艘日本军舰被李经述指挥北洋舰队的铁甲巨舰像轰击玩具船一样击沉，熊熊的烈火在广岛海上被燃起，漫天的火光在海面照得通红，也把他的脸照得通红，日本海军司令东乡平八郎无路可退，彻底绝望了，奋然准备切腹自杀，蹈海殉国。不过，他看到日本海军的尸体纷纷被北洋舰队的炮弹炸起的滔天巨浪而没，这样死有点不甘心。这时，东乡平八郎的两名副官也跑过来，抱住他的腰，夺过了他的指挥刀，将他推上一艘小艇逃走。
广岛大海战，日本舰队虽然顽强作战，持续四个多小时，但二十艘军舰中，被中国的北洋舰队击沉十四艘，被俘虏三艘，自炸沉三艘，死亡海军四千多人，日本的精锐舰队和海军几乎全军覆没，日本举国震惊！！而失去了日本海军支援的广岛市，成了中法俄联军的瓮中之鳖。在法俄联合舰队强力的炮火攻击下，广岛南边、北边、西边的平原阵地相继失守，川上操六的日本第一军死伤过半，再次退守东部的丘陵地区，法军、俄军、中国陆军都开始登陆作战。