與疾若奔馬的第一遊擊隊能夠迅速脫離不同，航速只有10海里的聯合艦隊本隊正當北洋海軍橫陣的鋒銳，一時陷入了激戰之中，戰鬥進入白熱化狀態，“彼我艦隊炮擊最盛”。雖然北洋海軍炮位稀少、射速遲緩，炮彈威力低下，本隊利用密集的舷側火力在炮火對抗中居於上風；但同時單縱隊也使得日艦的側面完全暴露在北海軍的炮火面前，因此下午13時左右，成了日本軍艦中彈最為密集的一段時間。
松島艦
12：55,一發150毫米開花彈命中本隊一號艦“松島”艦尾的320毫米主炮裝甲炮臺圍壁後爆炸，彈片四射，後部探照燈被摧毀，主炮旋轉機構的液壓管被切斷，造成主炮一時無法使用，只得緊急搶修；彈片還擊傷了主炮炮手小川仙助和在後部艦橋上指揮的“松島”副艦長向山慎吉少佐。
嚴島艦密密麻麻的舷側炮口
13:00，本隊三號艦“嚴島”前部右舷魚雷防禦網用的吊杆被一發210毫米開花彈命中爆炸，由於該艦沒有舷側裝甲，結果船殼直接被炸開了一個1.2—1.3米的大洞。這個位置正好是前部魚雷艙的位置，彈片飛入艙內，炸燬了魚雷發射管的旋轉軌道，還在左舷船殼上擊穿了兩個直徑約30釐米的圓孔。因孔洞位置靠近水線，水兵只得緊急用自己睡覺用的吊床來堵塞防水。
橫飛的彈片將狹小的魚雷艙破壞得千瘡百孔，魚雷兵菊池八次郎、湯原藤次、山口新吉、山崎淺次郎和魚雷倉管員楢原國松、火藥庫員松尾才藏、宮本政太郎、兵器工員柳原九十郎等8人被擊斃，魚雷兵楠瀨直太郎、西谷卯吉和魚雷倉管員佐藤長作等3人被擊傷。遺憾的是，由於戰鬥開始前，日艦為了防止魚雷殉爆，已經紛紛將魚雷發射出去，所以“嚴島”逃過一劫。
魚雷艙
13:05，“嚴島”右舷中部再次中彈，這次是一發150毫米開花彈，擊中的部位為水線上方約0.6米處，鑽出了一個直徑約25釐米的圓孔後並沒有引爆，而是穿過前輪機艙，在艙壁上再次鑽出一個長約3.3米、寬約0.47米的大洞後進入後鍋爐艙才突然爆炸，四處飛散的彈片破壞了前、後鍋爐艙和前輪機艙的許多裝置，還殺死了鍋爐兵松本要松，少機關士（副輪機長）松澤敬讓和鍋爐兵清水萬次郎、船越吉藏、柏尾辰三郎等4人被擊傷。可惜的是黑火藥炮彈終究威力有限，雖然進入了這樣要害的部位，卻未能破壞其動力系統，甚至沒有對“嚴島”的航速造成些微影響。
定遠中彈起火
而日艦火炮數量更多、射速更快，命中的炮彈數量自然也更多。與此幾乎同時，成為日艦集火主要目標的“定遠”便接連中彈：前桅杆戰鬥桅盤被擊中，負責為火炮測距的天津水師學堂畢業生史壽箴等7名官兵全部陣亡，用來掛訊號旗的橫桁被彈片打落，訊號旗索被一掃而空；舵機室被擊毀，兩名舵手陣亡，在室記憶體放的訊號旗箱也被燒燬，這意味著“定遠”在開戰不久即失去了用旗語訊號指揮全軍的能力。
丁汝昌
緊接著，“定遠”艦橋又被炮彈擊中，正在艦橋上督戰的提督丁汝昌被爆炸產生的暴風震倒後，左腳又被毀壞的甲板夾住無法動彈，軍服因此被火焰點著，雖然趕來救援的水兵將衣服撕破扔掉，但丁汝昌的右臉和脖頸已經被燒傷。與丁汝昌站在一起的德國籍總查漢納根和英國籍洋員戴樂尓也被震倒，但兩人幸運地只是受了輕傷，三人被送進艦艏的醫療所進行了緊急的治療包紮。
漢納根
因傷勢較重無法走路、甚至無法站立的丁汝昌表現出了在這場戰爭中、中方主帥難得的責任感和英勇氣概，他拒絕被抬下甲板休息，堅持坐在過道上，向來來往往的水兵們說著鼓勵的話語。同樣令人感動的是，作為“僱傭兵”的兩位外籍軍官也表現出了職業修養，大腿受傷的漢納根來到主炮臺督戰，一隻眼睛暫時失明的戴樂尓也在各個炮位之間來回巡視。
正是因為這些勇敢的軍官們以身作則，即使後來到了最危險的時刻，“定遠”也從未放棄過戰鬥。
與“定遠”並肩作戰的“鎮遠”號鐵甲艦同樣也是日本艦隊攻擊的焦點，無獨有偶的是，前桅杆上部的戰鬥桅盤同樣被炮彈擊中，負責測距的槍械三副池兆璸千總和5名機關炮手全部陣亡，幾乎所有的訊號索具都被打斷或燒燬。更多的炮彈沒有擊中“鎮遠”，紛紛墜落在艦體附近的海面上，整個甲板都被近失彈激起的海水濺溼，就連距離水面大約9米高的艦橋都不例外。
馬吉芬
“鎮遠”上同樣不缺乏勇敢的軍官，美國籍幫帶（副艦長）馬吉芬遊擊在戰鬥開始的時候，就把自己珍愛的柯達牌照相機（北洋海軍僅此一臺，在當時這是個奢侈昂貴的玩意兒）架在艦橋上，鎮定自若地拍攝戰鬥場面。當他為第六張照片按下快門時，一發炮彈在他附近爆炸，氣浪使得相機掉落在甲板上，但馬吉芬把它撿起來繼續自己的拍攝。
“濟遠”為了躲避戰鬥，一直躲在後方
但同樣不缺乏的是膽小鬼。當一座主炮臺的旋轉裝置出了故障後，馬吉芬在試圖進入甲板下方時，發現駕駛大副王珍和另外十多個人嚇得蜷縮在那裡，堵住了通道。馬吉芬惱火地照著他的胸口踹了一腳，才嚇得這些人讓開通道，讓馬吉芬去修理旋轉裝置。而更為惡劣的是，處於橫陣最左翼的“濟遠”、“廣甲”二艦從開戰伊始就縮在後方，遲遲未能到位，這使得本來就勢單力薄的北洋海軍，從一開始就失去了2艘軍艦的力量。
13:10，本隊四號艦“橋立”又被擊中，一發150毫米穿甲彈命中艦艏320毫米主炮之龜甲形炮盾的斜面，彈飛至上方，擊中瞄準室爆炸。這可是非常難得，因為引信不過關，克虜伯製造的穿甲彈爆炸機率很低，絕大部分時候只能當實心彈用。
320毫米炮結構示意圖，可見其前部毫無防禦
這種法國造主炮塔的結構非常奇葩，雖然裝甲厚度高達305毫米，但卻並非全封閉的，而是前部敞開的，因為天馬行空的法國設計師認為全封閉炮塔不利於炮煙散發和瞄準，同時也太過沉重。這倒也是事實，但實戰證明這樣設計太不安全，一部分彈片從前部敞開處飛入炮塔，造成液壓旋轉裝置和炮架受損，炮術長瀨口覺四郎大尉、第一分隊長高橋義篤大尉、炮手廣重源槌等3人被擊斃，炮手篠崎竹次郎、小林正藏、早川音吉、石井竹治等4人負傷。另外一部分沒有進入炮塔的彈片則橫掃了前甲板左舷側，造成掌帆長山口喜之助、機關炮手大島伊作、山本彌太郎、艦長廚師磯部榮太郎、看護手御子神淺治等5人負傷。
被擊斃的瀨口覺四郎大尉
被擊斃的高橋義篤大尉
這時聯合艦隊本隊與北洋海軍橫陣的距離已經縮短到2000米以內了，“定遠”和其左邊的“經遠”猛然提速，試圖撞擊“橋立”艦尾。不過時機稍晚了點，“橋立”已經駛過，追之不及。
正所謂失之東隅，收之桑榆。兩艘中國軍艦很快發現，跟在“橋立”後方的五號艦“比叡”號，與“橋立”之間的距離已經擴大到了1300米（正常情況是400—500米），這意味著本隊的單縱隊從“比叡”開始分成了兩截，如果北洋海軍抓住這個戰機，全軍全速衝鋒的話，就有機會將本隊徹底切為兩段！
本隊後半段的“比叡”、“扶桑”、“赤城”三艦，恰好是參戰日本軍艦中最弱的3艘，而日本海軍的精華，盡在第一遊擊隊和本隊前半段，但此時第一遊擊隊距離尚遠，本隊前半段要轉舵回救也需要時間。如果北洋海軍能在伊東祐亨回救之前消滅這3艘日艦，將沉重打擊日本海軍計程車氣，此消彼長之下，勢必有利於後續戰局的發展。
時間，就是勝利！北洋海軍能否扭轉已趨被動的局面，在此一舉！