В 15.20 японские истребители предприняли первую атаку на горящий "Суворов", но были отогнаны огнем эскадры. В 15.30 получил повреждения броненосец "Сисой Великий" и покинул строй эскадры для их исправления. Вода через пробоины залила на нем носовые отсеки.
В 15.30 из строя вышел горящий "Александр III", но вскоре исправил повреждения и вернулся в строй. Русскую эскадру повел броненосец "Бородино". Огнем русских кораблей был поврежден броненосец "Сикисима". Но еще больше японские корабли пострадали от преждевременных разрывов собственных снарядов. Они произошли на "Сикисиме", "Микасе", крейсере "Ниссин". Продолжая прорыв, русская эскадра пыталась повернуть на север. Но поскольку японцы занимали выгодную позицию, охватывая голову эскадры, то наши корабли были вынуждены уклониться в южном направлении, чтобы выйти из-под обстрела.
В 16.10 сгустился туман и бой главных сил прекратился. Продолжался бой крейсеров. От обстрелов сильно пострадали плавмастерская "Камчатка", транспорты "Корея" и "Иртышь". Эскадра продолжила свой прорыв во Владивосток. В 16.45 японские истребители вновь атаковали "Суворова", но и на этот раз их атака была отбита. Броненосец еще отстреливался из нескольких уцелевших орудий. В 17.05 "Александр III" вновь вышел из строя, но в 17.40 вернулся в строй эскадры. В 17.20 был оставлен командой получивший тяжелые повреждения вспомогательный крейсер "Урал". В 17.30 миноносец "Буйный" подошел к борту горящего "Суворова", оставшегося в хвосте русской эскадры, и снял с него раненого Рожественского, офицеров штаба и нескольких матросов. Всего им было спасено с броненосца 23 человека. В 17.35 "Буйный" поднял сигнал: "Адмирал передает командование Небогатову". Тот находился на броненосце "Николай I" и получил это сообщение в 18.05 от миноносца "Безупречный".
В 18.00 ушедшие было японцы, стали нагонять русскую эскадру и в 18.20 открыли огонь, сосредоточив его на "Бородино". Вскоре на нем начался пожар в корме, корабль лишился грот-мачты, часть его орудий была уничтожена. Русские корабли также вели огонь по противнику. Однако японский огонь оказался более эффективным. В 18.30 с креном на правый борт из строя эскадры вышел "Александр III" и в 18.50 перевернулся и затонул. Из его экипажа не спаслось ни одного человека. Сильно был поврежден и головной броненосец "Бородино". Он имел крен на правый борт, пожары не прекращались, но корабль вел эскадру во Владивосток. Солнце уже зашло, и Того приказал своим основным силам прекратить огонь и отвернул вправо. Выполняя поворот броненосец "Фудзи" в 19.12 сделал последний залп из носовой башни главного калибра. Снаряды попали в правый борт "Бородино" в районе первой 152-мм башни и вызвали взрыв ее боезапаса. Русский броненосец перевернулся и моментально затонул. Из 866 человек экипажа спасся один человек — матрос Семен Ющин.
Теперь строй русской эскадры возглавил броненосец "Орел", который уже был поврежден в ходе дневного боя. В 19.20 он повернул эскадру на север. Со всех сторон русскую эскадру окружали японские истребители и миноносцы. Первой их жертвой стала плавмастерская "Камчатка". Она пыталась прикрывать огнем поврежденный "Суворов", но в 19.20 японские миноносцы ее потопили. Одновременно миноносцами № 72, 73, 74 и 75 был атакован "Суворов". В него попали несколько торпед, и горящий броненосец затонул. В 19.30 торпедное попадание в носовую часть получил крейсер "Адмирал Нахимов". Его скорость уменьшилась, и он отстал от эскадры.
В ходе дневного боя японцам удалось уничтожить четыре русских броненосца — "Суворов", "Бородино", "Александр III", "Ослябя" и сильно повредить остальные русские корабли. 2-я Тихоокеанская лишилась своих главных сил и была дезорганизована. Но ей предстояло еще выдержать многочисленные ночные торпедные атаки 43 японских истребителей и миноносцев. Такого успеха японцам удалось добиться ценой небольших потерь. В дневном бою не было потоплено ни одного японского корабля, хотя значительные повреждения получили все японские броненосцы. Потери на них — 35 убитых и 172 раненых. Из крейсеров наиболее пострадали "Ниссин", "Кассуга", "Кассаги", "Идзумо", "Адзума", "Асама", "Ивате". На крейсерах погибло 47 и ранено 285 человек. Общие потери японцев составили 82 убитых и 457 раненых. Все поврежденные японские корабли остались на своих позициях, а после окончания сражения благополучно вернулись в свои базы.
Разгром
В 19.40 русская эскадра, опасаясь торпедных атак, изменила курс и отклонилась влево, но через полчаса вернулась на прежний курс. Быстро наступившая темнота помогла уйти из зоны действия миноносцев противника. Остатки эскадры сохраняли довольно высокую скорость хода в 11 узлов. Корабли не пользовались прожекторами и выключили все отличительные огни, кроме кильватерных, позволявших держать место в строю. Головным шел "Николай I", за ним следовали "Орел", "Апраксин", "Сенявин", "Ушаков", "Наварин", "Сисой Великий". Справа от отряда находился крейсер "Изумруд". Остальные корабли из-за темноты, или повреждений отстали. Некоторые шли группами, другие прорывались во Владивосток в одиночку.
Броненосец "Наварин" получил в дневном бою несколько попаданий 305-мм снарядами. Один из них попал в носовую часть. Внутрь начала поступать вода, и корабль стал постепенно садиться носом и терять скорость. После наступления темноты броненосец отстал от эскадры. В 22.00 его с трех сторон атаковали японские миноносцы. Вражеская торпеда попала в корму, скорость снизилась до 4 узлов. В 02.00 "Наварин" вновь был атакован миноносцами. После попадания двух торпед броненосец перевернулся и затонул. Из экипажа "Наварина" спаслось всего трое — матросы Иван Седов, Степан Кузмин и Порфирий Деркач.
Крейсер "Адмирал Нахимов", в дневном бою получил несколько попаданий снарядов. Получив в 19.30 попадание торпеды, корабль постепенно снижал скорость. Эскадра ушла уже далеко, а на крейсере продолжали бороться с поступлением воды. Его вновь атаковали миноносцы, но новых попаданий удалось избежать. С поступлением воды справиться так и не удалось, поэтому крейсер направился к острову Цусима. Утром к нему подошли японские вспомогательный крейсер "Садо Мару" и истребитель "Сирануи". Уже тонущий русский крейсер огня не открывал. Японцы начали спасение его экипажа.
Броненосец "Сисой Великий", также пострадавший в дневном бою, стал отставать от эскадры. Вода постепенно затапливала корабль, его скорость уменьшалась. В темноте он потерял эскадру и подвергся атакам миноносцев. В 23.10 броненосец получил торпедное попадание в корму. Под пробоину завели пластырь, но вода продолжала прибывать. Чтобы спасти корабль, командир броненосца повел его задним ходом к острову Цусима. В 7.20 к броненосцу подошли три японских вспомогательных крейсера и миноносец. К этому времени уже шла эвакуация людей с корабля. Командир приказал поднять сигнал: "Тону и прошу помощи", а потом сигнал о сдаче. В 8.15 на "Сисое" был поднят японский флаг, но корабль тонул и флаг пришлось спустить. Японские моряки покинули корабль, и в 10.05 он затонул в трех милях от мыса Кирасаки.
