丁汝昌受伤后，把指挥权交给定远舰的管带刘步蟾。

日军趁北洋水师混乱之时，由第一游击队4舰利用航速优势绕攻北洋舰队右翼超勇舰、扬威舰，二舰相继被击中起火，退出战斗。但日舰吉野号也被北洋舰队击中起火，但很快被扑灭。13时30分左右，超勇舰沉没。

当日本第一游击队绕攻北洋舰队右翼时，本队也与北洋舰队主力交相攻击。日本军舰比睿号、赤城号、扶桑号、西京丸号遭到北洋舰队截击。

定远舰、来远舰、经远舰重创比睿号、赤城号。赤城号舰长坂元八太郎阵亡。西京丸号也受创。

14时15分左右，日本舰队绕至北洋舰队背后，与第一游击队形成夹击之势。北洋舰队腹背受敌，队形更加混乱。

此时，刘步蟾见形势不利，果断下令北洋水师向南突围。在突围中，致远舰受到吉野号、高千穗号等的集中轰击，多处受伤，船身倾斜。镇远舰、经远舰回身来救，经远舰中弹起火，管带林永升、大副陈策阵亡，随后舰也被击沉，全舰270人除16人获救外，全部阵亡。

下午3时30分，镇远舰的30.5公分大炮连续击中日本旗舰松岛号二次。松岛号后甲板四号炮塔中弹后，火焰引发炸药，发生了大爆炸。松岛号船轴倾斜5度，冒起白烟，火灾大作。

日本军舰赤城号、比睿号、西京丸号受重创，旗舰松岛号情况也不容乐观，吉野号、扶桑号也受了伤，又见北洋舰队重新集队，日军司令伊东?亨便于下午4时40分左右下令撤出战场。

北洋水师稍事追击，也收队返回旅顺。历时5个多小时的黄海海战到此结束。

海战的结果是北洋水师损失经远舰、超勇舰、扬威舰、广甲舰（广甲舰撤离战场后触礁，几天后被自毁）4艘军舰，死伤官兵近千人；日本舰队松岛号、吉野号、比睿号、赤城号、西京丸号5舰受伤（西京丸号、赤城号两舰被拖行后不久后沉没，死伤官兵600余人。此役北洋水师虽损失较大，但并未完全战败。然而李鸿章为了保存实力，命令北洋水师躲入威海港内，不准巡海迎敌。日本夺取了黄海的制海权。

7月上旬，清日两国在朝鲜的已是箭在弦上，这时英国驻上海的领事温斯特突然到来台湾。温斯特只说是来游历的，但刘飞扬明白他一定是有目地的。

果然，温斯特在台湾与刘飞扬大谈朝鲜之局势，不断询问他对朝鲜事态的看法。刘飞扬只装糊涂说，他只管南方的防务，北方的事自有北洋的处置。

温斯特问道：“如果贵国与日本在朝鲜开战，刘先生是否会让台湾水师和新军参战？”

刘飞扬故意皱着眉说：“参战？需要我参战吗？一个小小的日本难道北洋还对付不了它，北洋水师和十数万的淮军打日本还不是轻而易举的事。”

温斯特又问道：“如果贵国政府要求你参战的话，你怎么办？”