东乡平八郎中将亲率舰队主力：4艘主力舰、8艘重巡洋舰，在大东沟附近隐蔽待机。
1905年4月27日夜间，俄国舰队通过日方第一道海上警戒线，日方侦察舰在远距离上，进行不间断地跟踪监视，并及时用无线电将情况报告东乡平八郎。
因此，东乡对俄国舰队的实力、航向、航速和队形了如指掌。
28日晨，沙俄第二太平洋舰队司令、罗日杰斯特温斯基发现了日本哨舰的行动。
当时俄国舰队成行军队形：第1、第2装甲舰大队在右翼，第3装甲舰大队和巡洋舰大队在左翼，运输船队居中。
11时后，罗日杰斯特温斯基命令舰队成战斗队形：右翼2个大队向左靠拢，开到左翼第3大队前面，全舰队成单排一列式（纵队）。
各舰航速不一，司令官没有明确规定慢的加速，快的减速，结果造成大混乱。
12时许，罗日杰斯特温斯基忽然心血来潮，判断日本舰队可能以横队队形向他攻击，因此又命令俄国舰队成横队队形。
于是舰队开始进行复杂的机动动作。此时，罗日杰斯特温斯基显然由于担心其战斗队形过早被敌人发现，忽然又下令全舰队恢复行军队形，再次引起大混乱。
在曾经的历史上，日俄战争之后，无数军事专家分析总结这场大战，发现这场战争最为显著的特点就是，日军将领精明干练，俄军将领——无论海军陆军——都非常愚蠢。
在世界几千年的军事历史上，都难得遇到这样的事情：战争的一方将领是同样的愚蠢，而对方将领都是同样的精明。
尼古拉二世活该输掉战争，他虽然长了一双眼睛，却跟瞎子没什么分别，更确切点说，他是没有辨别贤愚的能力，作为君主，这太要命了。
13时40分左右，日本舰队主力在右前方出现，成单排一列式，企图截断俄国舰队的航线。
临战前，罗日杰斯特温斯基再次下令成战斗队形，但已经来不及了。东乡截断了俄国舰队的航线，并在距敌35-38链的海域向左转弯，划了一个“u”字形。
转弯时，日本舰队处于俄舰火力威胁之下，而且相当一部分舰艇无法回击，因为视线和射界被己方舰艇遮蔽。
这个动作在海军战术上是违反常规的，但这时俄国舰队正处于变换队形的混乱之中，罗日杰斯特温斯基虽然下令开炮，结果形成盲目射击，浪费弹药，并且丧失了战机。
日本舰队完成了转弯之后，首先集中火力猛攻俄国舰队的旗舰，海战开始半小时后，罗日杰斯特温斯基的旗舰“苏沃洛夫号”被迫退出战斗。
罗日杰斯特温斯基本人负重伤，其他几艘旗舰也相继被击沉击伤。俄国舰队失去指挥，陷入一片混乱。
俄国舰队力图摆脱截击的敌舰，但因为航速慢，没有得逞。
日舰则充分发挥其航速快的优势，迅速机动，占领俄国舰队前进方向的有利位置，猛烈炮击，俄舰被击沉击伤多艘。
16时许，海上起雾，双方在烟雾迷漫之中继续混战，日本装甲舰队与俄国装甲舰队，因为大雾，曾一度脱离接触。
日俄装甲舰队大战时候，日本巡洋舰队和俄国巡洋舰队，在偏南的海域也在进行激战。18时半，俄国装甲舰队开往该海域参战。