黄海海战发生于9月17日，是中日双方海军一次主力决战。发生于鸭绿江口大东沟（今辽宁东沟）附近海面。北洋舰队参加战斗军舰为10艘，日本海军投入战斗军舰则有12艘。中午开战后，北洋舰队重创日本比睿、赤城、西京丸诸舰。但北洋舰队中致远舰亦受重伤，管带“邓世昌”为保护旗舰，下令向敌先锋舰吉野猛冲，以求同归于尽，不幸中敌鱼雷，200余人牺牲。下午，北洋舰队10舰中，沉四、逃二、伤二，只余定远、镇远两艘铁甲舰依然奋勇搏战，并重创日本旗舰松岛。战至下午五时半，日本舰队撤离战场。
2月3日日军占领威海卫城。威海陆地悉被敌人占据，“丁汝昌”坐镇指挥的刘公岛成为孤岛。连日来，日军水陆两路配合，先后向刘公岛和威海港内北洋舰队发动八次进攻，均被击退。在此期间，日本联合舰队司令伊东佑亨曾致书丁汝昌劝降，遭丁汝昌拒绝。5日凌晨，旗舰定远中雷搁浅，仍做“水炮台”使用，继续搏战。10日，定远弹药告罄，刘步蟾下令将舰炸沉，以免资敌，并毅然自杀与舰共亡。11日，丁汝昌在洋员和威海营务处提调牛昶昞等主降将领的胁迫下，拒降自杀。洋员和牛昶昞等又推署镇远管带杨用霖，出面主持投降事宜。杨用霖拒不从命，自杀殉国。12日，由美籍洋员浩威起草投降书，伪托丁汝昌的名义，派广丙管带程壁光送至日本旗舰。14日牛昶昞与伊东佑亨签订《刘公岛降约》，规定将威海卫港内舰只、刘公岛炮台及岛上所有军械物资，悉数交给日军。17日，日军在刘公岛登陆，威海卫海军基地陷落，北洋舰队全军覆没
