Шесть эсминцев сопровождали линкоры в стремительном движении во Владивосток. Другие шесть должны были вернуться в Порт-Артур, чтобы помочь в его обороне и не допустить прорыва японского флота в оставленный в порт. Позади линкоров шел плавучий госпиталь «Монголия», сопровождавший русский флот.
Дежурившие на внешнем рейде японские крейсеры «Ниссин» и «Касуга», как волки, внимательно наблюдали, как русский флот покидает Порт-Артур. На этот раз адмирал Того уже был готов к сражению. Несколько недель он ожидал, когда русские выйдут и сделают стремительный бросок под защиту северного порта. Поскольку две сопки японцами уже были взяты и обстрел порта начался, адмирал Того был уверен, что не долго осталось ждать выхода русского флота. Теперь около острова Роунд Того имел под рукой четыре линкора, три броненосца, восемь легких крейсеров. У русских было шесть линкоров и три легких крейсера. Кроме того, японцев сопровождали семнадцать эсминцев и двадцать девять торпедных лодок, которые доказали свое большое преимущество в ночных боях.
Русские корабли так долго бездействовали, стоя на рейде, что несчастья посыпались на них сразу, как только они оказались в море. «Цесаревич» вначале не мог набрать достаточно мощности, чтобы делать больше восьми узлов. Эту проблему решили. Потом полетело рулевое управление, и весь флот вынужден был остановиться среди океана, пока «Цесаревича» ремонтировали. Потом стала испытывать трудности «Победа», и опять пришлось сделать остановку.
Тем временем японцы стремительно шли вперед, чтобы форсировать начало сражения. Японский флот вел адмирал Того на эскадренном броненосце «Микаса». За ним в кильватерном строю шли «Асахи», «Фуджи», «Шикишима», «Касуга» и «Ниссин». В одиннадцать тридцать утра оба флота сошлись на дистанции видимости примерно в двенадцать миль, и адмирал Того приказал флоту отвернуть немного в сторону, чтобы посмотреть, с каким формированием он столкнулся. Через пятнадцать минут он опять вернулся на исходный курс, приказав заложить четыре румба на правый борт. Он вел японские корабли на перехват. Когда русский флот остался за кормой, адмирал Того приказал каждому кораблю повернуться носом к противнику, так что дым из труб японских кораблей стелился горизонтально. Каждый японский корабль повернулся носом к русским и представлял из себя теперь очень узкую цель. Потом адмирал произвел перестроение, изменив порядок следования, уйдя на флагмане назад и сделав ведущим «Ниссин».
К двенадцати десяти, когда были сделаны первые прицельные выстрелы, расстояние между флотами сократилось до тринадцати тысяч ярдов. У японцев стрелял «Ниссин», а у русских — «Цесаревич». Полчаса японский флот маневрировал, ведя слабый огонь, но без значительных результатов. Русские, держа курс на Владивосток, пытались выйти из-под обстрела и отойти подальше от Порт-Артура. Продолжая эти маневры, они медленно продвигались на восток. Японский флот адмирала Того сопровождал их, как разозленный кот. Японцы никак не могли найти возможности для атаки.
Адмирал Того решил прекратить действия, уйти вперед и, отрезав русским путь во Владивосток, заставить их вернуться назад к Порт-Артуру, чтобы «загнать их там в бутылку» и уничтожить, когда крепость падет. Около трех часов дня русские матросы начали обедать, то есть, по-видимому, адмирал Витгефт не ожидал внезапного нападения.
В четыре сорок пять после полудня оба флота опять сошлись на дистанции в 8500 ярдов, и началась новая перестрелка. Первый выстрел был произведен русским кораблем «Полтава». В течение некоторого времени с обеих сторон никто не получал повреждений. Но около пяти ноль пяти после полудня произошло попадание в главную стеньгу «Пересвета», и через мгновение ее фок-стеньга также упала. Для парового судна это не имело особого значения, но в данном случае это было важно, потому что потеря этих мачт лишала «Пересвет» возможности подавать сигналы флагом другим кораблям российского флота. Вскоре два снаряда попали в его орудийную башню, и ее команда была убита. В «Полтаву» также было несколько попаданий.
У японцев на «Микасе» орудийная башня была совсем разбита в первые несколько минут боя, снаряды попали также в «Асахи». Одно из двенадцатидюймовых орудий «Шикишимы» было выведено из строя.
В конце первого часа ни одна из сторон не имела реального преимущества, и русские стали надеяться, что смогут продержаться до ночи, а потом уйти в темноте, продолжив путь во Владивосток.