Теперь 2-я Тихоокеанская эскадра была в сборе. Под флагом Рожественского находилось 34 боевых корабля — 8 броненосцев, 3 броненосца береговой обороны, 9 крейсеров, 5 вспомогательных крейсеров, 9 миноносцев, большое количество вспомогательных судов и транспортов. На встрече Рожественского и Небогатова, было сообщено о дальнейшем пути эскадры — во Владивосток она будет прорываться самым коротким путем через Корейский пролив. Приняв уголь, воду и припасы, покрасив корабли и исправив повреждения эскадра 1 мая двинулась дальше. Вечером 5 мая крейсерами "Олег" и "Аврора" был осмотрен английский пароход "Ольдгамия", на котором была обнаружена военная контрабанда. Помимо керосина он вез в Японию 2хЗ05-мм и 47х120-мм орудий. Пароход взяли в качестве приза и 8 мая отправили в плавание со вспомогательным крейсером "Кубань". 9 мая в крейсерство ушел вспомогательный крейсер "Терек". 10 мая состоялась последняя для эскадры погрузка угля. В этот день Рожественский издал свой последний приказ, в котором говорилось, что "необходимо быть ежечасно готовыми к бою", а также об управлении эскадрой, о действиях командиров кораблей и флагманов. 12 мая в Шанхай ушли транспорты "Ярославль", "Воронеж", "Владимир", "Метеор", "Ливония" и' "Курония". Их сопровождали вспомогательные крейсеры "Рион" и "Днепр", позднее ушедшие в крейсерство. С эскадрой остались лишь плавмастерская "Камчатка", военные транспорты "Анадырь", "Иртыш", "Корея", буксиры "Свирь", "Русь" и плавучие госпитали "Кострома" и "Орел". В крейсерство не был отправлен вспомогательный крейсер "Урал". 13 мая эскадра целый день занималась маневрированием в полном составе. Тяжелый океанский переход завершался. Во время похода на кораблях эскадры погибло и умерло 5 офицеров и 32 нижних чина, 54 человека по болезни были отправлены обратно в Россию.

11 мая умер контр-адмирал Фелькерзам, но эскадре этого сообщать не стали, не узнал этого и Небогатов, который теперь был первым заместителем командующего эскадрой. На кораблях готовились к предстоящей встрече с флотом противника.

Тридцати боевым кораблям 2-й эскадры предстояло противостояние с японским Соединенным флотом, в состав которого входило 4 броненосца, 8 броненосных крейсеров, 12 крейсеров, 13 вспомогательных крейсеров, 21 истребитель, 43 миноносца и корабли береговой обороны. Свои основные силы Того сосредоточил в Корейском проливе. Здесь русскую эскадру дожидались три эскадры — шесть боевых отрядов, пять отрядов истребителей и восемь отрядов миноносцев. Японцы имели много преимуществ — русская эскадрабыла численно слабее японского флота, менее однородна, значительно хуже укомплектована, экипажи русских кораблей были хуже обучены. Не стоит забывать и о перегрузке запасами угля русских кораблей, выдержавших семимесячное плавание. Пока русские совершали свой тяжелейший переход, японцы полностью отремонтировали свои корабли, усилили их вооружение, боезапас и защиту с учетом опыта недавних боев. Оставшееся время экипажи кораблей Соединенного флота активно занимались боевой подготовкой. Необходимо отметить, что русской эскадре противостоял флот, имеющий богатый боевой опыт тяжелого противостояния с 1-й Тихоокеанской эскадрой. Когда русская эскадра прошла Индийский океан, Того собрал свои корабли в базе и стал ждать приближения противника.

В ночь на 14 мая, на 224-й день беспримерного похода, 2-я Тихоокеанская эскадра вошла в Корейский пролив.

В 2.45 ночи 14 мая японский вспомогательный крейсер "Синано Мару" заметил огни плавучего госпиталя "Орел", последовал за ним и в 4.45 обнаружил всю русскую эскадру. В 6.30 на правом траверзе эскадры заметили японский крейсер "Идзуми". С этого момента японские корабли непрерывно наблюдали за эскадрой. Основные силы японского Соединенного флота вышли в море и начали свое развертывание, стремясь не допустить прорыва русских во Владивосток. Русская эскадра начала перестраиваться в боевой порядок. В 9.30 броненосцы построились в одну колонну, ход 11 узлов. В 10.20 крейсер "Жемчуг" несколькими выстрелами отогнал с пути эскадры японский каботажный пароход и вернулся к эскадре. В 10.45 по японским крейсерам открыл огонь броненосец береговой обороны "Адмирал Ушаков", но вскоре перестрелка прекратилась. Подобный обстрел предпринял и броненосец "Орел", но Рожественский приказал не тратить снаряды. В 12.45 броненосцы снизили скорость до 9 узлов и начали новое перестроение — в две колонны. В 13.20 слева появились главные силы японцев — 1-й боевой отряд (броненосцы "Микаса", "Сикисима", "Фудзи", "Асахи", крейсера "Ниссин", "Кассуга") и 2-й боевой отряд (крейсера "Идзумо", "Адзума", "Токива", "Якумо", "Асама", "Ивате"). Рожественский приказал вновь построиться в одну колонну и увеличить скорость эскадры до 11 узлов. Японцы пересекли курс русской эскадры, вышли на ее левую сторону и в 13.40 легли на параллельный курс. В 13.49 с "Суворова" был сделан первый выстрел по противнику, его поддержали остальные русские корабли. Японцы продолжили сближение, на "Микасе" был поднят сигнал: "Судьба Империи зависит от этого боя. Пусть каждый честно исполнит свой долг". В 13.55 они ответили огнем.

Японский огонь был сосредоточен на русских флагманах — 1-й отряд вел огонь по "Суворову", 2-й отряд по "Ослябе". Уже через 10 минут после начала боя "Ослябя" получил большое количество попаданий. Броненосец имел слабое бронирование. Через огромные пробоины в его носовой части поступала вода. Возник крен на левый борт. На корабле начались многочисленные пожары. На "Суворове" начался пожар в корме, была разбита задняя дымовая труба. Начались попадания и в другие русские корабли. Японцы также получили многочисленные попадания снарядов, например, в "Микасу" попали более 10 снарядов, вышел из строя для исправления повреждений крейсер "Асама", но ни для одного японского корабля они не стали гибельными.

Судьба двух русских флагманов была решена в первые сорок минут боя. В 14.40 с сильным креном на левый борт и весь в пожарах из строя вышел броненосец "Ослябя". В 14.50 он лег на левый борт и затонул. Погибло 515 человек. Часть экипажа подобрали миноносцы "Буйный" (поднял из воды 204 человека), "Быстрый" (10 человек) и "Бравый" (170 человек). Их обстреливали японцы, и миноносцы были вынуждены отойти. В 14.42 чудом избежал гибели броненосец "Фудзи". В его кормовую 305-мм башню попал русский снаряд, пробил ее броню и разорвался внутри башни. Башня была разрушена, погибло 8 и ранено 9 человек. В ней начался пожар, загорелись заряды. Еще минута и произошел бы взрыв боезапаса, но один из осколков пробил трубу гидросистемы, и вода потушила пламя. В 14.50 из строя эскадры вправо вышел "Суворов". На корабле был перебит рулевой привод и он потерял управление. Броненосец имел крен на левый борт, на надстройке и мостике бушевали многочисленные пожары, но он продолжал вести огонь по противнику. Рожественский, получив ранения осколками, попавшими в боевую рубку, перестал управлять боем.

Эскадру дальше повел "Император Александр III". Теперь японцы сосредоточили свой огонь на нем, и броненосец начал получать большое количество попаданий. Неприятель описал координат вправо и стал обгонять наши броненосцы, держась на параллельном курсе. Тем временем русские крейсера вели бои с японскими крейсерами, и несколько раз попадали под перекрестный огонь броненосцев и крейсеров противника. Против "Авроры" и "Олега" действовали "Касаги", "Читосе", "Нийтака" и "Цусима", пытавшиеся атаковать транспорты. Остальные русские крейсера завязали перестрелку с кораблями 3-го боевого отряда. В 15.00 крейсер "Светлана" получил попадание снарядом большого калибра в носовую часть ниже ватерлинии. Корабль сильно осел носом, его скорость снизилась. На "Авроре" убило командира, начался пожар, крейсер получил подводную пробоину. В 15.15 буксир "Русь", получив несколько попаданий, остановился и был протаранен транспортом "Анадырь". Экипаж гибнущего корабля перешел на буксир "Свирь".