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日本在甲午战争胜利之后，中国成为它的主要侵略目标。而这与同样图谋中国的沙皇俄国形成了尖锐的冲突，在俄国、法国和德国的直接干涉下，强迫新兴的日本放弃辽东半岛。以当时日本的实力，根本无法同这三个列强相抗衡，日本不得不妥协，俄国逼迫日本放弃辽东半岛一事，已令日本怀恨在心。
1898年，清帝国与俄国签订了旅顺、大连租借条约，将旅大地区租给俄国25年。俄国还积极向朝鲜半岛扩张。朝鲜向来是日本与亚洲大陆交流的跳板，朝鲜若为俄国所控制，不但日本向亚洲大陆扩张将化为泡影，甚至日本本土亦不免为俄国所侵扰。日俄两国关系日益恶化。
1894年中日甲午战争后，战胜的日本依靠获得的巨额战争赔款，国力和野心大增，立刻展开一个十年海军扩充计划。在另外一方面，俄国亦自1898年起积极扩充海军的实力，在法国的协助之下，于圣彼得堡（St.Peterburg）的造船厂中建造新型战列舰，企图在1904年使其海军实力成为仅次于英、法二国的第三海军大国。
1902年英国为制衡俄国在东亚的扩张，与日本签订英日同盟条约，提升了日本的国际地位，同时也加深了日本以战争解决日俄争端的决心。
日本经过近10年的准备，与它的“老对头”俄国展开拼死一搏——1904年2月8日夜，日海军鱼雷艇队袭击了驻泊旅顺的俄国太平洋舰队，日俄战争爆发了。日俄两国交锋，日本并无必胜的把握，其战略构想乃是利用驻中国东北俄军与俄罗斯欧洲本土补给线遥远，想趁俄军未能调集大军东来增援之前，倾全国之兵击溃远东俄军，打击俄国士气，再利用国际列强的调停，逼和俄国，以确保日本的利益。
在俄国军方，也猜想得到日本的这一战略，双方也都知道这一战略的关键在于日军能否安全地横渡日本海，在朝鲜海岸或是中国东北登陆。
1903年，俄国太平洋舰队参谋长卫特捷夫特（VilgelmVitgeft）曾扬言，俄国太平洋舰队绝对不会被日本舰队所击败，而日军想在朝鲜或黄海海岸登陆更是绝无机会。
由日本海军大将东乡平八郎指挥的联合舰队对阵俄国海军中将罗杰斯特文斯基指挥的俄国第二太平洋舰队。
1905年，从波罗的海起程，经过了3万公里的航行，进入对马海峡的俄罗斯第二舰队（第一舰队在1904年被日军偷袭，剩下的龟缩在海参崴）在对马海峡被日海军伏击，38艘俄国战舰被击沉21艘，被俘7艘，被中立国扣留6艘，回港3艘，损失舰艇共27万吨，阵亡4830人，被俘6106人；日军仅损失3艘鱼雷艇，不到300吨，亡117人，伤583人。日本取得了空前的胜利，值得一提的是，日本人在战前训练中消耗了超过一半的弹药，还真达到了“每发必中”的效果。
日本联合舰队司令东乡平八郎，根据俄国舰队补给供应情况，断定俄国舰队将通过对马海峡直接前往海参崴。
1905年5月20日东乡下令，全舰队进入战位，等待着俄国舰队的到来。
1905年5月25日，俄国舰队从台湾附近出发，26日到达上海附近，27日清晨进入对马海峡，钻进了日本舰队的包围圈。
27日清晨2时45分，日本辅助巡洋舰“信浓丸”发现了俄国舰队，
5时5分，东乡下令全舰队出击，1小时本舰队开始尾随俄国舰队前进，在中午11时15分双方进行了试探性的交火，其他整个上午日本舰队都像幽灵一样始终伴随着俄国舰队，给俄国官兵带来极大精神压力，本已不高的士气更显低落。
中午11时30分，俄国舰队司令罗杰斯特文斯基下令改变阵形，以利战斗，命令第一、第二分队加速到11节，行驶到另一个纵队前面，由于没有同时下令另一纵队减速，整个俄国舰队的阵形陷入混乱。
下午1时30分，日、俄双方接近至10海里，而俄国舰队尚未把混乱的阵形恢复。1时55分，东乡平八郎模仿特拉法尔加海战时的纳尔逊，发出“皇国兴废在此一战、各员一层奋励努力”信号。
下午2时5分，为获得有利攻击阵位，东乡毅然下令敌前大转向，即著名的“U”型转弯。
2时8分，俄国舰队旗舰“苏沃罗夫公爵”向日本舰队开火，
2时11分，完成转向的日本舰队旗舰“三笠舰”发炮还击，双方主力舰在6000米距离内开始炮战，对马海战正式开始。
日本舰队利用16分钟时间完成“U”型（“α”型）转向后，渐次采用抢占T字横头的战术穿过俄国舰队，向俄国先头战舰攻击。在日本舰队的转向过程中，俄国舰队曾打伤了日本两艘装甲巡洋舰“出云”、“浅间”，但在转向完成后，日本舰队利用其较高的航速和射速、以及火炮弹药威力方面的优势，渐渐夺取了战场主动权，俄国舰队旗舰“苏沃罗夫公爵”号遭到日方炮火的集中猛烈射击，
下午2时20分，船舵被打坏，军舰失去控制，舰队司令罗杰斯特文斯基也身受重伤，全部上层建筑都被打烂的“苏沃罗夫公爵”被迫退出战列在海面上漂浮，俄国舰队陷入没有指挥的混乱局面。
俄国第二分队的旗舰“奥斯利雅维亚”遭到6艘日本军舰的集中轰击，遭到重创，下午3时30分左右沉没，全舰900名官兵幸存300余人。此后，失去统一指挥的战列舰“亚历山大三世”、“博罗季诺”、“鹰”、“西索依－维利基”也先后被重创。
在战列舰进行交战的同时，双方的巡洋舰也在激烈交锋。巡洋舰交火约从下午2时45分开始，主要是在日本第三、四战队和俄国巡洋舰分队之间展开。战斗中，日本3艘巡洋舰被重创，俄国数艘辅助船发生火灾。至下午4时左右，俄国舰队败局已定，前往海参崴的航道也已被封锁，由于双方舰队在烟雾中经常失去接触，航线混乱，双方开始了混战。
4时45分，日本第五、六战队投入战斗，不久，俄国巡洋舰“斯维特拉娜”号被击沉，另一艘旧式巡洋舰“顿斯科伊”顽强地抵抗了6艘日本巡洋舰的围攻，并击伤了其中的两艘（“浪速”、“音羽”），后为避免被俘而由船员自行凿沉。“奥列格”、“阿芙乐尔”、“珍珠”及其他几艘驱逐舰、辅助船，向北突围不成，便一直南下逃往菲律宾。
双方的主力舰在4时45分、5时30分曾两次相遇，但俄国战舰都受了重创，无法发起有力的攻击，结果3艘战列舰相继被击沉。晚7时，被打得千疮百孔的“亚历山大三世”号战列舰沉没，舰员全部遇难，10分钟后，“博罗季诺”号弹药库被日本“富士”号击中，弹药库被摧毁，并引起了锅炉爆炸，当即下沉，全舰官兵仅1人获救。在海上漂浮的旗舰“苏沃罗夫公爵”依然遭到日方炮击，俄国驱逐舰“狂暴”号冒险靠近旗舰，接走舰上伤员，其中包括舰队司令罗杰斯特文斯基。7时20分，日本驱逐舰发射鱼雷将“苏沃罗夫公爵”号最终击沉，全舰幸存20人。
晚7时30分，日本所有重型舰只撤出战场，准备用鱼雷艇和驱逐舰发起夜间攻击，白天战斗告一段落。
晚7时30分至次日凌晨5时，日方21艘驱逐舰、37艘鱼雷艇向残余的俄国舰只发起鱼雷攻击，俄国第三分队因接受过反鱼雷进攻训练，因而大都幸存下来。而第二分队的舰只大部被击沉，“西索伊－维利基”、“海军上将纳西莫夫”、“纳瓦林”先后被鱼雷击沉，旧式装甲巡洋舰“莫诺马赫”在舰艏被鱼雷炸掉的情况下，仍顽强的击沉了向它发射鱼雷的日本鱼雷艇，后因伤势严重，于凌晨5时由舰员自行凿沉。
28日清晨5时过后，残余的俄国舰队缓缓地朝海参崴方向行驶，但在上午9时，再次被日本舰队包围，遭到日舰猛烈的炮击，担任俄国舰队司令的涅鲍加托夫海军少将决定投降。
10时53分，“尼古拉一世”“海军上将阿普拉克辛”“海军上将谢尼亚文”“鹰”等4艘战列舰投降，而日本舰队在看到俄方投降信号后，依然进行不人道的炮击，直到联合舰队的总参谋秋山真之中佐告诉东乡俄舰队已投降。“海军上将乌沙科夫”号上的俄国官兵看到日本的劝降信号后，毅然用炮火做了回答，最后为了不让这艘用俄国著名海军将领命名的战舰落入敌手，舰长下令自行凿沉，巡洋舰“绿宝石”号在逃往海参崴的途中搁浅，被舰员炸沉，余下几艘分别逃往上海、马尼拉等中立国港口，最终逃回海参崴的只有巡洋舰“金刚石”号和另2艘驱逐舰。对马海战至此结束。
在日俄战争之前，俄国太平洋舰队在旅顺及海参崴的基地与日本海军战力比较来看，双方实力在伯仲之间，但日本海军又要担任登陆部队的掩护任务，情势对日本海军较为不利。面对此一形势，日本联合舰队司令东乡平八郎大将决定突击俄国舰队大本营——旅顺，以削弱俄舰队实力，并全力封锁旅顺，使俄军主力舰队不能阻挠日军登陆。
1904年2月，日本明治天皇决定对俄国作战。2月6日，齐聚于佐世保海军基地的日本联合舰队起锚航向旅顺。2月8日晚，9艘日本鱼雷艇潜入旅港区，展开突击。当夜俄军高级将领都上岸参加舰队司令史塔克（Stark）所举办的舞会，而且俄军普遍轻敌，认为日本绝对不敢与俄国开战，所以港口航道连防雷网都未架设，各舰也都未实施灯火管制，舰上灯火辉煌。当夜旅顺港内的情况对日本突击队而言非常有利，可是日军所得的战果却是乏善可陈，日军一共发射了18枚鱼雷，重创俄战舰太子号（Tsessarevich），并使列特维赞号（Retvizan）以及智神号（Pallada）巡洋舰搁浅，可是俄军很快地就将这三艘舰只修复。2月9日，日本第四战队司令瓜生外吉率领舰队击沉部署于朝鲜仁川港的俄军巡洋舰一艘，顺利掩护日军2500人登陆上岸。同日，东乡平八郎率领的联合舰队主力舰队抵达旅顺，并实施岸轰，不过效果不大。虽然俄国舰队实力并未受到重创，但却龟缩在旅顺基地内，任由日本横行。开战当天，日本新购进的日进号及春日号两艘装甲巡洋舰也加入了日本海军服役的行列。
日本在策划这场战争时，就已考虑到要想打赢，必须掌握黄海的制海权，确保海上交通线的顺畅，为此必须歼灭以旅顺为基地的俄国太平洋舰队主力。因此，开战之后俄国海军的精华——太平洋舰队被日本联合舰队封锁在旅顺港内，双方在一系列封锁与反封锁的战斗中互有损伤。初期的俄国舰队尚属主动，在日本人企图封锁港口时还能主动出击。
1904年2月8日，日本联合舰队主力驶达中国旅顺港，偷袭了驻扎在旅顺港的俄国太平洋舰队，使俄国舰队受到重创。其后，日本联合舰队又封锁了旅顺港，把俄国舰队封锁在旅顺港内，使其行动不了。
日本联合舰队司令官东乡用的是“沉船堵港”办法，对旅顺口进行就地封锁。其后，东乡司令官又让日军在旅顺口外布设了水雷。俄国太平洋舰队旗舰就是触上水雷沉没的。俄国舰队以牙还牙，也用水雷战争对付日军，日本联合舰队的两艘主力战列舰也触雷沉没。
同年4月13日，俄方遭到开战以来最大的挫折——战列舰“彼得罗巴甫洛夫斯克”号（Petropavlovsk）被日方布设的水雷炸沉，新上任不久，公认为俄国海军最出色的将领马卡洛夫海军中将（StepanOsipovitchMakarov）随舰同沉。他的死对于俄方来说是一个无可挽回的损失，从此俄太平洋舰队官兵的士气一落千丈，不想也不敢再同日本人在大海上战斗了。继任的舰队指挥官认为前途渺茫，下令舰队龟缩在港内。而日本陆军在海军的掩护下在辽东半岛成功登陆，开始在陆上包围旅顺。为了避免舰队覆没在港内，在新上任的舰队司令维佐弗特少将（WillhelmVitgeft）指挥下，俄太平洋舰队试图于6月23日突围，但在日本舰队早有准备的阻截下又退回港内。至月底，日本陆上围攻部队的炮火已达港口，维佐弗特又试图向海参崴（俄称符拉迪沃斯托克）突围。
8月10日，突围的俄舰队在黄海海面遭遇东乡指挥的日本联合舰队主力的拦截，爆发了黄海海战，战斗中维佐弗特被击毙，大多数俄舰又被逐回旅顺港，随后驻泊于海参崴的俄太平洋舰队剩余舰只又被日本海军拦截。经此一战，俄国太平洋舰队彻底丧失了攻击精神，对突破日本海军的封锁再也不抱希望，如同克里米亚战争时期，舰上的水兵被补充到陆上防御部队中，大炮从战舰上拆下，被安装到岸上的要塞和工事里。俄国太平洋舰队成了一支泊在港里的空壳，已经不能对日本本土和海上运输线造成任何威胁，日本人毫无疑问完全掌握了黄海的制海权。开战之初尚且盲目乐观的俄国，终于感觉到了勒在脖子上的东瀛绞索越勒越紧的滋味。
远东的俄军战况胶着，而帝俄陆军因西伯利亚铁路的运输量有限，由俄罗斯欧洲本土增援的速度很慢，加上将领的无能，一直未能获得决定性的胜利。而寒冬将降临，在中国东北作战更是苦不堪言。但在日军方面，与俄国相较，日军虽节节获胜，但伤亡率很高，尤其是旅顺的攻击战，陆军乃木希典大将所指挥的第三军几乎是踏过战死同袍尸体所填满的战壕才攻下旅顺的。另外日军的困扰是一直未能截获俄舰主力，给予迎头痛击。假如战局长期地拖延下去，日军的经济必定会被拖垮崩溃，所以日军急切地希望能给予俄军一次重击，以便早日结束战局。
1904年6月20日，由于俄国太平洋舰队的拙劣表现与困守旅顺的窘境，沙皇尼古拉二世决定派遣俄罗斯欧洲地区的俄舰增援。
19世纪时俄国曾因英国的压力而在伦敦条约中允诺：俄国黑海舰队不得通过达达尼尔海峡与博斯普鲁斯海峡，进入地中海。也就是说，俄国黑海舰队完全是一支防卫舰队，除了巡弋内陆深处的黑海之外，丝毫没有其他作用，所以俄国可用的海军部队，只有波罗的海舰队。沙皇决定派遣波罗的海舰队援救后,将原太平洋舰队改称为第一太平洋舰队，而赋予东援舰队为第二太平洋舰队，并命罗杰斯特文斯基（ZinoviPrtrovichRozhestvensky）为第二太平洋舰队的司令官。摆在罗杰斯特文斯基中将面前的是一个烂摊子，沙皇政府官僚习气严重，申请补给品要经过许多道程序，令人不胜其扰，更令人忧心的是，第二太平洋舰队的主力舰艇波罗地诺级（Borodino）战舰还有3艘尚未完工，眼看着远东的俄国舰队困守旅顺，军情急如星火，可是帝俄官僚仍不改变一贯态度，时间一天一天的拖下去。另外由于俄国海军精练的官兵大多都在远东，于是罗杰斯特文斯基不得不征召退伍军人与从未见过大海的农民充当水手，重新训练，这对于整体战力有很大的影响。1904年9月10日全部共计五艘的博罗季诺级战列舰的三号舰和四号舰----苏沃洛夫公爵号（KnyazSuvarov）及鹰号（Orel）相继完工服役。
第二太平洋舰队的出发与多格尔事件经过了4个多月的准备，罗杰斯特文斯基终于编组了一支像样的舰队。1904年10月15日，第二太平洋舰队由里堡（Libau）基地出发，舰队的第一战队司令由罗杰斯特文斯基兼任，下辖战舰肯苏沃洛夫公爵号（KniazSuvarov）、亚力山大三世号（ImperatorAlexanderⅢ）、博罗季诺号（Borodino）及鹰号（Orel）等新式波罗地诺级战舰，其中苏沃洛夫公爵号与鹰号于9月10日才正式服役，可见得俄军的仓促。第二战队由福克山少将（VonFelkerzan）少将所率领，包括战舰奥斯利雅维亚号（Oslyabia）、纳瓦林号（Navarin）、装甲巡洋舰纳希莫夫上将号（AdmiralNakhirov）。第三战队由安克威斯特少将（Enkvist）率领，辖有巡洋舰奥尔济号（Oleg）、阿芙乐尔号（Aurora）等八艘。其余还有多艘的武装商船与补给舰等后勤舰艇。共计有四十二艘舰艇的第二太平洋舰队就这样出发了。出发之后，俄国舰队中就谣传日本军舰将在沿途偷袭，弄得人心惶惶。10月22日凌晨经过英国的多格尔海岸（DoggerBank）时，俄国舰队在黑夜中误认当地捕鱼的英国渔船为日本鱼雷艇，于是开炮攻击，而后并排航行的第一及第三战队更变成了相互射击，经过了15分钟后才分清敌我。在炮击中有一艘渔船沉没、多艘渔船中伤，第三战队阿芙乐尔号（Aurora）巡洋舰亦有受伤。此事件之后引起了英国严重的抗议，甚至有援引英日同盟中之规定向俄国开战的意思，令俄国大为恐慌。此事件后来经过德、法两国的调解，交由国际法庭处理,最后却不了了之。英国只好以自己的力量解决，但又怕英俄开战，使德法等其它强国会趁虚而入，所以只沿途监视俄国舰队，以保护英国渔船及商船的安全，一直到北非才罢休。多格海岸误击事件引起了世界各国的冷嘲热讽，认为俄国舰队根本就是一群惊弓之鸟。但不容否认，日本海军有一大部分的舰艇是在英国制造的，而且英国又是日本的盟国，如果刚刚驶出英国船坞的日本军舰立即对俄军发动攻击，也不无可能。但依照事后俄国牵强的解释看来，俄国舰队确实难辞误击之实。
由俄罗斯欧洲本土的波罗的海基地到旅顺几乎横渡半个地球的距离，由于俄国的主力战舰其吨位都在10000～15000吨之间，无法取道苏伊士运河以缩短航程，唯有沿着非洲海岸南下，绕过好望角，进入印度洋。沿途受限于中立法规的影响，加上俄国又没有海外基地提供补给，一切都要依靠舰队本身的补给舰支援。漫漫长途，世界各国一开始就不相信俄国海军能平安到达旅顺。当时的军舰仍以煤炭作为燃料，煤的体积庞大，储存不像汽油或柴油那样方便，为了解决长途航行所需大量的煤炭，俄国向德国的汉堡－美洲航运公司（Hamburg--AmericaLine）租借高达70艘煤船，沿途补给。德国与法国更是暗中给予俄国舰队帮助，允许俄舰停靠各海外殖民地港口，当然，这不免引起一阵抗议。
1904年11月1日，俄国舰队抵达西班牙港口维哥（Vigo）港。
1904年11月6日，俄舰队停靠法属北非的丹吉尔港（Dangier）。自丹吉尔港出发以后，伟大的西索伊号与纳瓦林号等一部分舰艇在福克山少将的率领下取道地中海，经苏伊士运河至印度洋，与罗杰斯特文斯基中将约定在非洲东岸的法属马达加斯加岛会合，而其他的俄舰继续南下。
1904年11月16日，罗杰斯特文斯基中将的主舰队停靠在法属地达卡（Daker）。
1904年12月1日，罗杰斯特文斯基中将的主舰队停靠在利伯维尔（Libreville）。
1904年12月7日，罗杰斯特文斯基中将的主舰队到达南非的摩珊麦兹港（Mossamedes）。此时，远东已传来旅顺不保的噩耗。
1904年12月16日，俄国第二太平洋舰队主舰队到了卢德里兹（Luderitz），罗杰斯特文斯基已得知旅顺港内的俄舰已荡然无存。
1905年1月9日，罗杰斯特文斯基与福克山舰队在法属马达加斯加岛北端的诺希北（NossiB）会合，更坏的消息亦同时传来，旅顺已经被日军攻占。此时，罗杰斯特文斯基想立刻启程赶往远东，趁日本舰队尚未自旅顺封锁战后恢复元气之前，尽快进行决战，好彻底歼灭。但是福克山少将的舰艇经地中海时，舰艇有所损伤，至少需要一个多月的时间修理才能继续远航，而帝俄政府亦传令罗杰斯特文斯基，要他停留在诺希北，等待新近成立的第三太平洋舰队一同增援远东。
1905年1月15日，第三太平洋舰队在诺伯加托夫少将（Nebogatov）领导下，率领战舰尼古拉一世号（ImperatorNicolai）、海防舰阿普拉克辛号（Apraxin）、辛亚文号（Senivan）、乌沙科夫号（Ushakov）、巡洋舰弗拉基米尔.莫诺马赫号（VladimirMonomakh）和一些补给舰由波罗的海基地启航。
1905年3月16日，罗杰斯特文斯基决定不再等待诺伯加托夫，在诺希北加满补给品后，自行率领第二太平洋舰队航向远东。印度洋上气候炎热，而且德法在印度洋没有殖民地可供补给，一切只能靠舰队中的补给舰维持整个舰队的运作。在印度洋上的俄国第二太平洋舰队，创下了世界首次在航行途中进行舰对舰补给燃料的记录，并且补给的是固体的煤，而不是液体的柴油。
1905年4月14日，俄国第二太平洋舰队抵达法属越南的金兰湾，在此地又接到等待第三太平洋舰队的命令。诺伯加托夫少将的第三太平洋舰队是一些老式舰艇，非但不能增加整体战力，反而成为整个增援舰队的累赘。罗杰斯特文斯基一再向沙皇政府力争，要求不等待第三太平洋舰队，径直航向海参崴，但俄国政府却不同意，坚持前令。
1905年5月9日，俄国第三太平洋舰队终于与罗杰斯特文斯基的第二太平洋舰队会合。
1905年5月14日，第二与第三太平洋舰队离开金兰湾，驶向海参崴。
1905年5月23日，罗杰斯特文斯基命令各舰队进行最后一次的加煤作业，接着传令所有的非作战舰艇，除4艘补给舰及2艘医护舰外，一律驶离战列。当天，福克山少将病死，罗杰斯特文斯基封锁消息以免影响军心，连第二顺位指挥官诺伯加托夫少将外都不知情。
由东乡平八郎领导的日本联合舰队，经过半年的整训，早已摩拳擦掌，等待东来的俄军并给予痛击。
1905年5月25日，悬挂俄国旗帜的补给舰驶入上海。
日本海军判定俄国舰队必然就在附近的海域，于是加紧备战。俄国东来的舰队，因为旅顺港已经落入日军的手中，所以只能驶向海参崴，而到海参崴的航道有二：不是通过对马海峡进入日本海，便是取道宗谷或津轻海峡，由北海道附近使入日本海。东乡平八郎判断罗杰斯特文斯基一定会取道对马海峡，所以将联合舰队集中在对马岛屿与朝鲜的镇海湾，等待战争的到来。东乡并派出4艘武装商船及2艘旧式巡洋舰在东海上侦察。
1905年5月27日02:45，日本武装商船信浓丸发现了俄国舰队中的一艘医护船。虽然罗杰斯特文斯基下令实施灯火管制，可是这一艘医护船却因灯火辉煌而被日舰发现。
1905年5月27日04:45，经过一番仔细的判定后，信浓丸发出了发现俄国舰队在203地点向东北航行的电报。日本联合舰队的第3、4、5、6战队，分别在出羽重远中将、瓜生外吉中将、片冈七郎中将及东乡正路少将的领导下，向俄国舰队方向集中。停泊在镇海湾中的日本三笠号战列舰上，东乡平八郎下令全军出动。
1905年5月27日07:00，日本第六战队的和泉号巡洋舰与俄舰接触，并报告位置在宇久岛西北方48公里处向东北航行。当天海面上起着浓雾，全部漆成灰蓝色的日本军舰不太容易辨认，反倒是俄舰黑色的舰身上鲜黄色涂漆的烟囱成为明显的目标。日本巡洋舰队一直遥远地监视俄舰的动向，毫不放松。
1905年5月27日11:00，俄奥瑞尔号战舰向跟踪的日本巡洋舰首开战火，而后又在罗杰斯特文斯基的命令下停火继续航行。5月27日是俄皇尼古拉二世的加冕纪念日，俄军大肆庆祝，并享用了一顿丰盛的午餐。
1905年5月27日12:00，日军联合舰队的主力抵达冲岛海面。
13:40，罗杰斯特文斯基判断日军主力舰应是由西北方前来，于是下令其第1、2战队顺序转向左舷8点（90度），如此一来，他的新式战舰恰好可以横过日本舰队的先头旗舰，得以集中各舰火力猛击日舰的旗舰。但是此一命令却未完全贯彻，只有第一战队的四艘战舰完成了转向，第二战队却没有任何动静，于是俄国舰队分成了两列前后并行的队伍，第一战队大约在第二战队右前方约6公里处。
俄国第二太平洋舰队：司令罗杰斯特文斯基（ZinoviPetrovichozhestvensky）中将
第一战队：苏沃洛夫公爵（KnyazSuvarov，第二太平洋舰队司令旗舰）亚力山大三世（ImperatorAiexanderⅢ）博罗季诺（Borodino）鹰（Orel）
第二战队：司令福克山（vonFelkerzam）少将（已病逝）奥斯利雅维亚（Oslyabia，第二战队司令旗舰）伟大的西索伊（SissoiVeliki）纳瓦林（Navarin）纳希莫夫上将（AdmiralNakhimov）
第三战队：司令诺伯加托夫（Nebogatov）少将尼古拉一世（ImperatorNikolai，第三太平洋舰队司令旗舰）阿普拉克辛（Apraxin）辛亚文（Seniavin）乌沙科夫（Ushakov）弗拉基米尔.莫诺马赫（VladimirMonomakh）
巡洋舰分舰队：司令恩克维斯特少将（Enkvist）
第一分舰队奥尔济（Oleg，巡洋舰分舰队司令旗舰）阿芙乐尔（Aurora）德米特里.顿斯科伊（DimitriDonskoy）
第二分舰队金刚石珍珠绿宝石斯维特拉娜
辅助船8艘；拖船4艘
日本联合舰队：指挥官东乡平八郎大将
第一舰队：司令三须宗太郎少将
第一战队：三笠（日本联合舰队指挥官旗舰）、日进（第一舰队司令旗舰）、朝日、敷岛、富士、春日
第二战队：出云（第二舰队及第二战队司令旗舰）、磐手、浅间、常磐、八云、吾妻
第三战队：司令出羽重远中将笠置（第三战队司令旗舰）、千岁、新高、音羽
驱逐队：第一驱逐队（驱逐舰5艘）、第二驱逐队（驱逐舰4艘）、第三驱逐队（驱逐舰4艘）、第十四鱼雷艇队（鱼雷艇4艘）
第二舰队：司令上村彦之丞中将
第四战队：司令瓜生外吉中将浪速（第四战队司令旗舰）、高千穗、明石、对马
驱逐队：第四驱逐队（驱逐舰4艘）、第五驱逐队（驱逐舰4艘）、第九鱼雷艇队（鱼雷艇4艘）、第十鱼雷艇队（鱼雷艇3艘）
第三舰队：司令片冈七郎中将
第五战队：严岛（第三舰队及第五战队司令旗舰）、镇远号、松岛、桥立
第六战队：司令东乡正路少将秋津洲（第六战队司令旗舰）、须磨、千代田、和泉
第七战队：扶桑（第七战队旗舰）、高雄、筑紫、摩耶、岛海、宇治
第1、10、11、15、16、17、18、20鱼雷艇队（鱼雷艇共30艘）。
1905年5月27日13:45，双方都可以目视到敌舰，可日舰却出乎罗杰斯特文斯基意料地出俄舰的东北方，于是罗杰斯特文斯基又下令俄舰队成一纵队前进。俄国舰队由于队形变换不良，造成一阵混乱，第二战队旗舰奥斯利雅维亚号甚至被迫停止前进，以免与其他舰只相撞。
1905年5月27日13:55，东乡平八郎在旗舰日本三笠号战列舰上升起了Z字旗，下达了『皇国兴废在此一战，各员一同奋励努力』（皇国ノ兴廃此ノ一戦ニ在リ、各员一层奋励努力セヨ）的昭示。此时，在俄国炮火的射程之外，东乡先率领舰队横过俄舰的正前方，等到横过之后转向南方航行。此时的俄军则严密监控日舰的动向。
1905年5月27日14:00，东乡下令各舰依次（insuccession）转向左舷16点（180度U型拐弯）（敌前大回头）。此举令日本军官与俄国舰队都大吃一惊，因为如此一来，转向后的舰只会妨碍未转向军舰的射击，而且那一个转向点，使正在转向的日舰成为俄舰的靶子。
1905年5月27日14:08，俄舰首先开火，日舰仍依次转向而受到俄舰的攻击，浅间号装甲巡洋舰舰尾中弹3发，舵机转动失灵，被迫退出了战斗行列，其它日舰亦受到不同程度的损伤。
1905年5月27日14:10，日本舰队大部分已转向完成，并开始用猛烈的炮火予以回击。
日舰前四艘集中攻击俄军第一战队旗舰苏沃洛夫公爵号，后六艘攻击俄国第二战队旗舰奥斯利雅维亚号。此时的俄军舰队由于旗舰遭到攻击，使得其他战队阵脚大乱，奥斯利雅维亚号失去动力，全舰笼罩在大火之中。而苏沃洛夫公爵号舵机失灵，向左舷倾斜8度。罗杰斯特文斯基中将本身亦受伤，头部、背部与脚都有受伤，众人将他移到指挥塔，此时的罗杰斯特文斯基已陷入昏迷状态。日军利用改良的下濑火药，杀伤力大增，加上准确的命中率，俄舰损失惨重。
1905年5月27日15:10，奥斯利雅维亚号就在俄国官兵的眼前沉没。此后的一段时间，日本舰队一度失去俄舰的踪影，但时而重新捕捉到俄舰主力。至于早先担任斥候任务的日军第3、4、5、6战队，则集中全力攻击俄国的巡洋舰、驱逐舰及补给舰。
1905年5月27日16:45，日本铃木贯太郎的驱逐舰队攻击受伤的苏沃洛夫公爵号战舰，使其倾斜增为10度。之后东乡的舰队又失去俄舰踪影。
1905年5月27日17:30，日军发现俄舰往东北加速逃逸，于是向北追击。此时的罗杰斯特文斯基早已换乘驱逐舰毕尼号（Buiny），而后又换乘驱逐舰毕尔多夫号（Biedovy）。
1905年5月27日18:00，日军再度捕捉到俄舰的踪影，并对亚历山大三世号战舰展开攻击。
1905年5月27日18:30，亚历山大三世号战舰多处中弹，最后终被击沉。
1905年5月27日19:00，日本富士号战列舰命中俄军博罗季诺号战舰，轰然一声，博罗季诺号的锅炉发生爆炸，顷刻翻沉。
1905年5月27日19:20，俄军旗舰苏沃洛夫公爵号因多处损伤，航速减慢，且舰上只剩一门75公厘的尾炮尚在还击，最后在日军鱼雷快艇队的包围及攻击之下，终于沉没。
1905年5月27日19:30，由于黑夜已经降临，东乡将受伤残存的俄舰委托由鱼雷艇继续追击并加以击沉，其余日舰全部撤离战区，传令各舰次日于郁陵岛集合。
而此时的俄军，由诺伯加托夫少将继续率领俄舰尼古拉一世号、奥瑞尔号、阿普拉克辛号、辛亚文号、伟大的西索伊号、纳瓦林号、纳希莫夫将上号及巡洋舰绿宝石号向海参崴方向逃逸，但日本鱼雷艇却毫不放松。当天的天气并不是很好，而日军的鱼雷艇在波涛汹涌中奋力驶近俄舰攻击，纳瓦林号被鱼雷击中而沉没，纳希莫夫上将号及伟大的西索伊号亦被鱼雷击中，受重伤却不愿投降，驶到对马岛搁浅自沉。此时的俄军第二与第三太平洋舰队早已溃不成军，而安克威斯特少将在入夜前早已脱离战场，率领奥尔济号巡洋舰、阿芙乐尔号巡洋舰和珍珠号（Jemschug）航向南方，最后驶到马尼拉被解除武装。
1905年5月28日10:30，日本联合舰队于郁陵岛南方约35公里处包围残存俄舰，诺伯加托夫少将决定投降，而俄国巡洋舰绿宝石号则高速逃走，最后在弗拉基米尔湾搁浅，被船员炸沉。
1905年5月28日15:30，日军驱逐舰涟号在郁陵岛西南方约75公里处拦截到俄军驱逐舰毕尔多夫号，俘虏了俄舰队司令罗杰斯特文斯基中将。
1905年5月28日18:00，乌沙科夫号被搜索战场的日本第2战队发现，日舰命令俄舰降旗投降。乌沙科夫号立即升起战旗并用炮火来回答了日舰的命令，它立刻受到日舰集中攻击，被严重击伤后自沉了。至于其它俄舰，或是被击沉，或是逃到中立港被解除武装，最后只剩下巡洋舰金刚石号（Almaz）及2艘驱逐舰到达海参崴。
1905年5月29日，清晨7时许，海战中最后一艘沉没的战舰德米特里·顿斯科伊号在郁陵岛附近被幸存舰员凿沉在深水里。对马海峡之役至此结束。
战后俄军的士气完全崩溃，不久就与日本和谈，日本如其所愿地得到了一切。对日本而言，此一战争最重要的意义，是日本海军在世界上的地位仅次于英美，成为第三强海军国家，而东乡平八郎大将也就成为日本军民心目中的民族英雄，甚至以『战神』『守护神』之名来形容东乡在日俄战争中的成就。这一连串的信心，也奠定日本海军造舰发展，以至于向太平洋扩张的雄心。
俄国人失败的最主要原因不用说是两支主力舰队前后被日本联合舰队全歼，彻底丧失了制海权，从而使日本军队没有了后顾之忧。没有了后顾之忧的日本陆军面对的又正好是一支被一帮为了向沙皇争表忠心而互相勾心斗角的将军而把持的俄国陆军。
而导致联合舰队大获全胜的因素很多，“丁字战法”的成功，“七段战法”的顺利实现，下濑火药和伊集院信管的使用，水兵火炮操作的熟练，日本海大海战时的以逸待劳以及对手俄国海军将领们的无能，拙劣和愚蠢。
但是最主要的因素是运气。
人们经常会好奇为什么第二次世界大战时日本敢于挑战强大的美国？特别是从在战争结束几十年后的，这个问题更加被频繁提出。不但中国人提这个问题，连日本的战后一代也经常会提出这个问题。这个问题其实很好回答，只要看看日俄战争就知道了，日本这个落后的东方小国照样挑战了发达的西方庞然大物俄罗斯帝国而且取得了胜利。日俄战争时日本和俄国的国力差距虽然没有太平洋战争开战时日美两国的差距那么大，但也是十分惊人的。俄罗斯的陆军兵力是日本的十倍以上，海军兵力几乎几乎是三倍，国家预算是日本的十倍，考虑到日本国家预算的一半是军事开支，俄国的经济实力几乎是日本的20倍。在日本人还只能造驱逐舰，战列舰必须向英国人购买的当时，俄国人所保有的号称当时最先进的战列舰除了采用了法国人的设计以外，都是自己建造的。
这是一场实力相差过分悬殊的战争。所以和开战前还作了上中下三种准备的甲午战争不同，日本在日俄战争开战前根本就没有一旦失利怎么办的准备，因为没有办法准备。陆军在满洲失利就意味着保卫日本本土的任务就只能依靠这支小小的联合舰队，而联合舰队如果在日本海失利就意味着日本亡国，这是毫无疑义的。所以这是在以举国之力进行极端危险的赌博，东乡平八郎在日本海大海战前升起的Z字旗中所含“皇国存亡在此一战”就充分表现了这个意思。
但是日本人还是赢了这场看上去不可能胜利的战争，所以一定要说近四十年本军部挑战更为强有力的美国是完全疯狂的蛮行的话，当时的日本军部可能不会这么认为，如果有人能穿越时空和东条英机们去讨论这个问题的话，东条英机们为他们的疯狂计划辩护的理由肯定是：“我们不也战胜了俄国人吗？”。
在讨论日本的胜利到底是什么原因的时候，不妨听听号称“日本海军两参谋”之一的佐藤铁太郎的总结。
一次佐藤铁太郎在海军大学校讲课时回答学生提出的“日俄战争的胜因到底是什么？”这个问题时，思考了半晌才说：“40%是运气”。
学生又接着这个回答发问：“剩下的60%呢？”
“还是运气”，这次佐藤铁太郎回答得十分干脆。
合着一场日俄战争，日本人仅仅就是靠着运气才战胜了俄国人？这种回答似乎不能令人信服，所以接下来佐藤铁太郎对他的“40%的运气加60%的运气”做了解释。
“前面40%的运气是纯粹的运气，比如马卡洛夫司令官刚上任就触雷身亡，黄海海战那一炮不偏不倚就正好击中太子号战列舰的司令塔等等，发生这几件直接影响战局的事件，仅仅是单纯的运气。后面60%的运气是俄国人的失策或是日本人的努力得来的运气，不管怎么说，日本海军在日俄战争中确实运气很好。”
日本海大海战的当天，海上一直有一层薄雾，这层薄雾给了双方一种距离尚远的错觉。错觉使得东乡在完成敌前大回头以后离俄国舰队的距离比原来预计的近，从而炮击的命中率更为增高，而同样的错觉则使得罗杰斯特文斯基放过了可以开始炮击的时机，如果罗杰斯特文斯基提前那么极为宝贵的五六分钟开炮的话又会是个什么结果就很难预料了。
再来看联合舰队司令长官东乡平八郎中将给军令部的总结报告的头几个字吧，这份报告秋山真之起草的，头四个字赫然是：“天助神佑”。一场日俄战争打下来，秋山真之受不了这种精神重压，成了个怪人。看过戴季陶的《日本论》的人肯定会对戴季陶笔下的那个成天满脑子封建迷信，成天神神叨叨的海军中将秋山真之很有印象。秋山真之本质上是个文人，他是被他哥哥秋山好古愣弄的从了军，其实他不适合这种充满杀戮的战场。日俄战争以后秋山真之一再要求退役去当出家当和尚，可是如果那样做了大日本海军就很没面子，所以秋山的要求得不到批准，不但不批准，反而还给秋山不断加官进爵，最后成了海军省最重要的军务局局长，海军中将。第一次世界大战以后在第二舰队司令官任上时患了腹膜炎，坚决拒绝医生治疗而去求神拜佛，50岁上就病死了，遗嘱是坚决要儿子代父出家当和尚。
陆军的儿玉源太郎大将在战争结束后的1906年死去，享年54岁，日本人都认为是因为日俄战争而累死的，也算烈士。这位秋山参谋，其实也是被日俄战争累疯的，有这么一句话：“日俄战争要去了儿玉源太郎的肉体，要去了秋山真之的精神”。
但是除了海军上层的极少数人之外，没有多少人知道这些实情。人们所被让知道的是“圣将”东乡的英明指挥，“天才”秋山的出谋划策，日本军人的英勇善战。
对马海峡海战是近代海战史上著名的以少胜多的战例之一。日本仅以损失3艘鱼雷艇的代价，获得了压倒性胜利。
俄国舰队几乎全军覆没。巡洋舰分队旗舰奥列格号率领阿芙乐尔号、珍珠号和1艘驱逐舰脱离舰队，掉头向南穿过对马海峡，最后到达1500海里以外的菲律宾（被扣留，战后归还俄国），只有1艘巡洋舰和2艘驱逐舰逃到海参崴。
对马海峡海战结果充分证明了阿尔弗雷德·赛耶·马汉的海权学说。再次证明了战列舰在海战中无可替代的霸主地位，并且深刻影响了海军技术的发展，特别是英国的第一海相费席尔坚信此战证明了对战舰来说最重要的是火力和航速。由此催生了无畏型战列舰和战列巡洋舰，将大炮巨舰主义推向颠峰。
对马海战其影响力不仅局限在军事方面，直接左右了俄国、日本两个国家的命运。曾经处于世界前列的俄国海军一蹶不振，海战的失败动摇了俄国沙皇的统治。日本通过此战，为3个月后的《朴茨茅斯和约》的订立铺平了道路，从此进入了世界海军强国的行列，成为远东地区首屈一指的国家。
对马海战的结局震惊了西方，也震惊了整个世界，自19世纪末开始众说纷纭的所谓“黄祸论”，至此终于有了定论，谁都看清楚了，日本挑战世界的实力。
