Русские эскадренные миноносцы не сразу повернули за «Пересветом» и некоторое время шли на сближение с 1 — м боевым отрядом X. Того, который предположил, что они собираются в атаку. Японский адмирал поспешил увеличить дистанцию, и около 19 час. бой главных сил прекратился. Однако ни Е.П. Елисеев, ни А.С. Максимов в действительности не собирались атаковать броненосцы или крейсера противника, благополучно отходившие в юго-восточном направлении. Наоборот, японские минные отряды с наступлением сумерек направились вслед русской эскадре. Правда, ночные атаки японских истребителей и миноносцев оказались безрезультатными: они выпускали мины Уайтхеда с больших дистанций, а в ответ встречали сильный огонь с затемнённых русских кораблей. Только одна мина под острым углом ударила в корму «Полтавы» и не взорвалась. Несколько японских миноносцев получили лёгкие повреждения и потеряли 18 человек убитыми и ранеными.

Ночью корабли эскадры рассеялись из-за маневрирования для уклонения от миноносцев противника и различной оценки обстановки их командирами. Утром 29 июля «Пересвет», «Победа», «Полтава» и эскадренный миноносец «Властный» оказались у острова Раунд. Серьёзные повреждения «Пересвета» и отсутствие известий о судьбе других кораблей привели контр-адмирала П.П. Ухтомского к выводу о неудаче прорыва и решению возвратиться в Порт-Артур. Беспрепятственно вернулись в Порт-Артур «Ретвизан», «Севастополь», «Паллада», эскадренные миноносцы «Выносливый» и «Бойкий», а также госпитальное судно «Монголия». Если нерешительные действия П.П. Ухтомского и заслуживают определённой критики, то командиры большинства возвратившихся кораблей поступили правильно, придерживаясь своего флагмана и сохраняя единство эскадры.

Иначе поняли свои задачи на других кораблях. Старший офицер «Цесаревича», Н.К. Рейценштейн на «Аскольде», командующий «Дианой» А. А. Ливен, командир «Новика» М.Ф. Шульц и командиры 5 эскадренных миноносцев решили самостоятельно продолжать прорыв, исполняя прежние указания В.К. Витгефта. Но под влиянием полученных повреждений, риска преследования со стороны японцев, а отчасти из-за недостатка угля все они направились в нейтральные порты. «Цесаревич», «Бесшумный», «Беспощадный» и «Бесстрашный» пришли в германскую военную базу Циндао, «Аскольд» и «Грозовой» — в Шанхай, а «Диана» добралась даже до Сайгона. Эти семь кораблей по приказанию из Петербурга вскоре разоружились и выбыли из строя до конца войны.

Эскадренный миноносец «Бурный» под командованием лейтенанта Н.И. Тыркова, уклоняясь от преследования японцев, выскочил на берег полуострова Шантунг и был взорван своим экипажем. Команда миноносца во главе с командиром пешком добрались до английской базы Вейхайвей.

Только командир быстроходного «Новика» проявил настойчивость в осуществлении прорыва. Вечером 29 июля он зашел в Циндао для погрузки угля (250 т), а утром следующего дня направился во Владивосток, избрав путь вокруг Японских островов.

Таким образом, в результате неудачного сражения в Жёлтом море русская эскадра возвратилась в осаждённую крепость, но уже в ослабленном составе. Причинами её поражения явились низкий моральный дух и пассивность командования, а также связанная с ним низкая боевая меткость артиллерии. Израсходовав 35,5 % боевого комплекта главного калибра, русские броненосцы добились всего 1 % попаданий из крупных и средних орудий. Японские адмиралы тоже действовали недостаточно решительно, избегая в бою малейшего риска. На следующий день они упустили возможность уничтожения отдельных русских кораблей. Но в целом маневрирование японцев преследовало вполне определённые цели, а стрельба их броненосцев оказалась более интенсивной и точной, дав около 2,7 % попаданий. При этом японские комендоры выпустили 63 % боекомплекта 12" орудий.

Наиболее важными тактическими уроками сражения 28 июля были признаны возрастание дистанции артиллерийского боя и решающая роль в нём орудий главного калибра, способных нанести серьёзные повреждения крупным бронированным кораблям. Наглядно проявилось и значение высокой скорости хода, которая позволяла занимать и сохранять выгодную позицию для применения артиллерии, а в целом владеть тактической инициативой и навязывать свою волю противнику. Энергичный маневр курсом и скоростью обеспечивал и успешное уклонение от неприятельского огня.