初次交鋒 日艦首先發現北洋海軍
在墓園的一份資料中有這樣的記載：“今天的日本人甚至都不知道‘定遠’和‘鎮遠’的名字，但在當時連小學生都知道這兩艘清朝的鐵甲艦。當日清兩國局勢緊張之時，當時的日本國民多麼擔憂啊!”
1894年9月17日上午10時50分，中日艦隊在黃海相遇，日軍首先發現了北洋艦隊的煤煙。根據日本《日清戰爭紀實》記載，此時，日本聯合艦隊司令官伊東祐亨認爲，北洋艦隊的艦隻“大概不過是運輸船五六艘，載陸軍在鴨綠江口登陸，三四艘軍艦掩護。若如此，應把敵艦全部擊沉。以此作爲我聯合艦隊的作戰對手，頗感微不足道”。
在侵略的狂熱思想影響下，日本海軍興奮異常。想到豐島海戰的勝利，他們認爲這一次捕捉到的運輸船一定能爲勝紀再添一筆。據日軍聯合艦隊鬆島艦上海軍大尉木村浩吉記載，無論士官還是水兵都士氣高昂，興奮地各自去換上了新衣服。聯合艦隊從司令官以下到士官、準士官，都穿着藏青色普通軍服，佩戴長劍，水兵則穿着工作服。所有人都渴望再次重複豐島海戰，木村浩吉自己也準備好白木棉手帕和望遠鏡，開始等待着戰鬥喇叭響起。
據日本《廿七八年海戰史》所記載，當北洋軍艦冒出的黑煙被日軍確認之後，日軍這才發現來者正是他們視爲最大對手的北洋艦隊。
爲了對付這兩艘鉅艦，日本戰前特意讓法國設計師在國內建造了三景艦，以著名的日本三景“鬆島”、“橋立”、“嚴島”命名。“三景艦”的特點是各裝備一門口徑320毫米大炮，超過“定遠”305毫米口徑，但裝甲卻比定遠號和鎮遠號要薄弱得多。
正面相遇 兩艦隊均遭受重創
12時50分，中日艦隊終於迎面相遇。在相距5700米距離時，定遠艦主炮發出了第一枚炮彈。
據《海戰日錄》中記載，“定遠”艦這枚305毫米口徑炮彈從日軍第一遊擊隊上空飛過，在“吉野”號左舷數百米處落入海中，“海水頓時騰高數丈”。鬆島艦上的海軍大尉木村浩吉頗感憂慮地記下：“其他諸艦隨之(射擊)，敵彈往往落在日遊擊隊諸艦之近旁，令人感覺敵國炮手之技術不可小覷。”
《清日戰爭》一書記載，北洋海軍諸艦相繼向日艦開火，日本艦隊裝備的速射炮存在射程短的弱點，只有在3000米的距離時才能發揮作用。因此在海戰初時，北洋海軍佔據上風。在和日軍第一遊擊隊的混戰中，致遠、經遠、來遠、靖遠奮力炮擊。日艦高千穗右舷後部中彈，引發火災死傷數人，浪速艦首主炮下方水線帶破損進水。13時8分，吉野後部甲板中彈，引爆堆積在炮位旁的彈藥，當場死傷9人。
直至日落前，雖然雙方在海戰中未分勝負，但兩艦隊均受到了重創。日本艦隊中彈134發，死傷298人;北洋艦隊中彈754發，死傷837人。
定遠主炮 成日軍最畏懼武器
實際上在這場海戰中，北洋艦隊的定遠號和鎮遠號，是日本海軍最爲畏懼的武器，其主炮發射的開花彈與實心彈分別用兩種不同的殺傷方式對日艦形成打擊。
中國軍控與裁軍協會高級顧問徐光裕少將解讀稱，其實開花彈就對應着今天的榴彈，只是受當時條件所限，裏面填充的是火藥，通過其爆炸後對人員進行殺傷，並且可以引燃艦上物資。而實心彈對應的其實就是今天的穿甲彈，它是用高硬度的鋼鐵彈丸對對方艦艇水線以下部位實現穿透打擊，雖不爆炸，但是可以通過使艦艇漏洞進水令其沉沒，或者打進炮塔等以破壞基建，所以具備了穿甲和破壞作用。
而定遠艦堅硬厚實的裝甲，始終是日軍的心腹大患。據資料記載，黃海海戰中，定遠艦中彈159發，鎮遠艦中彈200發，裝甲均未被穿破。
日本防衛大學助理教授關口鐵於在天滿宮內刊《梅飛》上發表的《定遠館》一文中稱，海戰當天，北洋海軍定遠艦和鎮遠艦被日軍集中火力圍着打了一個多小時，“鬆島”號上的三浦虎次郎受傷倒在甲板上，司令官過去問他怎麼樣，他擡起頭首先問的卻是“定遠怎麼還不沉!”
