14 мая в 13 ч 30 мин справа по курсу показались главные силы японского флота, шедшие на пересечение курса русской эскадры, которые стремились охватить голову кильватерной колонны. Однако адмирал Того не рассчитал маневра и прошел в 70 каб. от головного русского броненосца "Князь Суворов". Командующий японским флотом не отказался от задуманного маневра и, желая исправить допущенную ошибку, начал последовательный поворот влево на 16 румбов.
Поворот, продолжавшийся 15 мин, производился на расстояний 38 каб от головного русского корабля и поставил японские корабли в крайне опасное положение, так как они не могли открыть огонь на циркуляции.
Но русская эскадра в это время еще перестраивалась в одну кильватерную колонну и не смогла использовать благоприятную ситуацию, огонь был открыт с большим опозданием только в 13 ч 49 мин. Благодаря превосходству в скорости, японские корабли могли устанавливать дистанцию и позицию боя по своему усмотрению. По мере поворота и перестроения они открывали огонь по русской эскадре, сосредоточивая огонь по флагманам первого и второго отрядов—броненосцам "Князь Суворов" и "Ослябя". По каждому из этих кораблей одновременно вели огонь по меньшей мере четыре— шесть японских эскадренных броненосцев и броненосных крейсеров, маневрировавших раздельно.
Русские корабли также пытались сосредоточить огонь по одному из японских кораблей, но из-за отсутствия опыта в управлении эскадренной стрельбой и большой дистанции боя не могли добиться ощутимых результатов. Превосходство японской артиллерии в скорострельности, дальнобойности, меткости и разрушительной способности фугасных снарядов сразу же сказалось. В 14 ч 25 мин, получив тяжелые повреждения и потеряв управление, из строя вышел броненосец "Ослябя". Корабль, выкатившись вправо, продолжал описывать циркуляцию, имея крен 12° на левый борт и большой дифферент на нос.
Весь борт носовой части броненосца был разбит, в носу в районе ниже ватерлинии имелись пробоины, на рострах и носовом мостике бушевал огромный пожар. Артиллерия броненосца, полностью выведенная из строя, бездействовала. Носовая башня 254-мм орудий, сорванная с основания, накренилась, носовые казематы 152-мм орудии были разбиты. Зарывшись носом в воду по самые клюзы, броненосец продолжал медленно валиться на левый борт в сторону неприятеля. Его высокие трубы постепенно ложились на воду, застилая горизонт клубами черного дыма. Через несколько мгновений броненосец опрокинулся и стремительно ушел под воду, увлекая за собой оставшихся в живых матросов и офицеров. Агония "Осляби" продолжалась 10 минут.
В 14 ч 30 мин из строя вышел флагманский броненосец "Князь Суворов". Корабль лишился грот-мачты и кормовой трубы, над боевой рубкой торчали обломки фок-мачты, носовой и кормовой мостики, ростры были полностью разрушены, на спардеке полыхал пожар. Уцелевший под огнем артиллерии "Князь Суворов" продолжал отражать непрерывные атаки японских крейсеров и миноносцев. К 16 ч 20 мин на броненосце были уничтожены последняя труба и фок-мачта. Из артиллерии уцелело лишь одно 75-мм орудие в кормовом каземате, которое продолжало стрелять по врагу. Корабль представлял собой сплошной костер от носа до кормы. С броненосца сняли оставшихся в живых офицеров штаба и раненного в голову З.П. Рожественского. Корабль в 19 ч 29 мин был атакован миноносцами и потоплен четырьмя выпущенными в упор торпедами.
После выхода из строя броненосца "Князь Суворов" место флагмана занял эскадренный броненосец гвардейского экипажа "Император Александр III", который возглавлял колонну русских кораблей до 15 ч 40 мин. Получив тяжелые повреждения, пылающий корабль с большим креном на левый борт вышел из строя и занял место в хвосте колонны. Сильно накренившись, броненосец дал последний залп из средней башни 152-мм орудий, стремительно лег на борт и опрокинулся, продержавшись некоторое время на плаву вверх килем.
Затем под обстрел попал броненосец "Бородино", оказавшийся в голове колонны после гибели броненосца "Император Александр III". На нем уже начались пожары. Корабль имел крен 5° на правый борт. У ватерлинии броненосца непрерывно рвались японские снаряды, поднимая огромные столбы воды. Языки пламени вырывались из портов батарейной палубы.
