Придавая большое значение предстоящему морскому сражению с «остатками» русской Тихоокеанской эскадры, Того поднял на флагмане, броненосце «Микаса», флажный сигнал: «В этом сражении лежит решительная победа или поражение, пусть каждый старается изо всех сил».
Японские корабли открыли стрельбу с дальней дистанции. Их появление уже не было неожиданностью для противника. Русская эскадра (5 броненосцев и 5 крейсеров), хотя и с опозданием, снялась с якоря и в строю кильватерного фронта двинулась навстречу вражескому флоту, отвечая огнем на огонь. Несколько позже в огневой бой вступила крепостная артиллерия с Золотой горы и Электрического утеса.
Когда японский флотоводец своими глазами увидел порт-артурскую эскадру почти в полном составе, которая к тому же осыпала его флот снарядами, и тактическую невыгодность собственного положения, Того приказал немедленно отступить от русской крепости. Морское сражение под Порт-Артуром, продолжавшееся около 30 минут, не принесло японцам желаемого и запланированного успеха.
Было заметно, что один из японских броненосцев сильно накренился, а на концевом крейсере в результате взрыва от прямого попадания снаряда возник пожар. Наиболее сильные повреждения получили эскадренные броненосцы — флагманский «Микаса», «Фудзи», «Хацусэ», «Сикисима» и крейсер «Кассаги». По японским данным, в том бою Соединенный флот потерял 3 человека убитыми и 69 ранеными. На русской эскадре были убиты 14 человек и 71 ранен, ее корабли получили 29 попаданий вражеских снарядов. Однако на японских кораблях боевых повреждений оказалось больше.
Первый день Русско-японской войны на море оказался тяжелым испытанием для экипажей русской Тихоокеанской эскадры, которая подверглась внезапному ночному нападению. Тяжесть испытания усугублялась моральным состоянием, поскольку как нижних чинов эскадры, так и командиров кораблей не готовили к неотвратимости войны на Дальнем Востоке.
Кроме подорванных на внешнем порт-артурском рейде кораблей, русский флот Тихого океана потерял 9 февраля 1904 года в корейском порту Чемульпо крейсер «Варяг» и канонерскую лодку «Кореец». Царский наместник Алексеев, несмотря на реальную угрозу японского нападения, своевременно не отозвал эти корабли в Порт-Артур и тем поставил их в гибельное положение.
Эти корабли находились в Чемульпо в качестве стационаров для охраны российского посольства. Кроме них там стоял еще и русский пароход «Сунгари». На рейде Чемульпо находились стационары и ряда других государств — английский, французский и итальянский крейсера, американская канонерская лодка. Здесь же находился и корейский военный пароход.
Японцы предусмотрительно прервали телеграфное сообщение корейской столицы Сеула с портовыми городами, и посольство России, командиры русских кораблей не смогли связаться с Порт-Артуром. Командир крейсера «Варяг» капитан 1-го ранга В.Ф. Руднев направил в Порт-Артур канонерскую лодку «Кореец» с целью доставки дипломатической почты, выяснения обстановки и получения дальнейших указаний от царского наместника.
Но как только «Кореец» вышел в открытое море, ему преградила путь японская эскадра контр-адмирала Уриу, направлявшаяся в порт Чемульпо — морские ворота корейской столицы для десантирования передового отряда 1-й императорской армии в количестве трех тысяч человек. Эскадра состояла из одного броненосного крейсера, пяти крейсеров, восьми эскадренных миноносцев и трех транспортов с войсками. Броненосным крейсером был японский стационар в Чемульпо «Чиода», который, получив по телеграфу известие о разрыве дипломатических отношений Токио с Россией, переменил якорное место в че-мульпской гавани, став поближе к выходу с рейда, а ночью скрытно вышел в море.
Японцы вели себя угрожающе, а силы были явно не равны. Поэтому командир канонерской лодки капитан 2-го ранга Г.П. Беляев был вынужден повернуть корабль назад, в гавань Чемульпо. В тот момент, когда «Кореец» поворачивал на обратный курс, его атаковали японские миноносцы, но выпущенные ими торпеды прошли мимо кормы русского корабля. Подвергнувшись вражескому нападению, канонерская лодка открыла артиллерийский огонь.
Вскоре после возвращения «Корейца» в Чемульпо туда прибыли японские транспорты («Дайрен Мару», «Хейдзе Мару» и «Отару Мару»), с которых под охраной эскадренных миноносцев на корейский берег стали беспрепятственно свозиться войска 12-й пехотной дивизии, прибывшие из порта Сасебо.
Крейсерский отряд контр-адмирала Уриу держался недалеко от входа в порт, блокируя выход из него. На следующий день утром он в ультимативном порядке потребовал от командиров русских кораблей до полудня покинуть Чемульпо, угрожая в противном случае атаковать их прямо на рейде, где стояли и другие иностранные стационары. О хотя бы приблизительном равенстве сил говорить не приходилось. Один крейсер «Асама» по мощи артиллерийского огня превосходил «Варяг» и «Кореец», вместе взятых.
В связи с угрозой захвата кораблей капитан 1-го ранга Руднев, обсудив с офицерами ситуацию, принял решение прорываться с боем в Порт-Артур. Предвидя неизбежность неравной и кровопролитной схватки с превосходящими силами японцев, бесстрашный командир «Варяга» обратился к экипажу со словами:
«Мы идем на прорыв и вступим в бой с вражеской эскадрой, как бы она сильна ни была. Мы не сдадим кораблей и будем сражаться до последней возможности и до последней капли крови».
Русские моряки как на «Варяге», так и на «Корейце» с большим энтузиазмом встретили приказ идти в бой. Оба корабля изготовились к бою и в 11 часов 30 минут снялись с якоря и по узкому фарватеру покинули порт, выйдя в открытое море. На иностранных кораблях-стационарах играли гимн России. Там видели и знали, что русские моряки мужественно идут в неравный и беспощадный бой.
Крейсер шел впереди в полной готовности к бою, канонерская лодка шла в его кильватере. В это время японская эскадра, также готовая к бою, уже поджидала их на выходе с внутреннего рейда Чемульпо. «Варяг» относился к классу быстроходных кораблей, и в иной ситуации он мог бы смело пойти на прорыв вражеского строя и посостязаться в скорости хода с кораблями противника, но «Кореец», канонерская лодка, обладал гораздо меньшей скоростью хода.
В 11.45 Уриу, обнаружив русские корабли, приказал подать сигнал с предложением спустить Андреевские флаги и сдаться. Не получив ответа, флагманский крейсер «Асама» первым открыл артиллерийский огонь по шедшему головным «Варягу». Когда дистанция уменьшилась, русский крейсер открыл из своих орудий ответный огонь.
Напряженный морской бой при Чемульпо продолжался 45 минут. Русские матросы и офицеры проявили в нем высокие образцы мужества и героизма. Крейсер «Варяг», ведя огонь на два борта, нанес серьезные повреждения двум японским крейсерам — флагманскому и «Чиоде» и потопил миноносец неприятеля. Артиллеристы русского крейсера в морском бою выпустили по врагу 1105 снарядов, получив в ответ во много раз больше выстрелов.
В ходе боя «Варяг» получил большие повреждения от сосредоточенного огня шести японских крейсеров. На нем была выведена из строя почти вся артиллерия (из строя вышли все восемь 47-миллиметровых палубных орудий), рулевое устройство, с трудом был потушен возникший пожар, через подводную пробоину в трюм стала поступать вода, и корабль начал заметно крениться на левый борт. Был убит 31 человек (экипаж состоял из 557 человек), и более 190 моряков получили ранения. Более сотни из них остались на своих боевых постах до окончания боя. Из-за отсутствия броневых щитов больше всего пострадала орудийная прислуга. Командир корабля был ранен осколком в голову. Когда огонь с «Варяга» заметно ослабел, капитан Руднев приказал повернуть назад, на рейд Чемульпо.