混战中，致远舰舰长邓世昌见日军吉野舰，恃船坚炮利，横行无忌，愤然说道："倭舰专恃吉野，苟沉是船，则我军可以集事。"决意摧毁吉野舰，这时的致远舰已然全身着火，炮弹也基本打光了，只剩下几枚鱼雷，于是邓世昌下令驶向吉野舰右侧，准备利用鱼雷炸毁吉野舰，日军见状大惊失色，马上集中炮火向致远舰射击，疯狂的炮火击中了致远舰的鱼雷发射管，引起大爆炸，导致致远舰上官兵死伤无数，利用鱼雷炸毁敌舰的计划也被打破。邓世昌悲愤万分中，下令全速撞向吉野舰意欲同归于尽，然而已经重创到右舷都倾斜的致远舰，最终还是被吉野舰躲避了过去，不久后致远舰在黄海中沉没，全舰仅七名官兵幸存。
致远舰沉没后，定远、镇远两舰浴血奋战，虽然中弹甚多、几番起火，但是两舰仍然未下火线，一直坚持到靖远、来远等舰抢修完毕，重新加入战斗。这时日军赤城、比睿、西京丸等军舰都已负伤，三艘旗舰松岛、吉野、扶桑也受到了重创，又见到北洋舰队重新集队，所以联合舰队总司令伊东祐亨下令撤离战场，北洋舰队稍作追击，也收队返回旅顺。黄海海战到此结束。此役虽说北洋水师损失惨重，但并未完全战败，然而李鸿章为保存实力，命令北洋舰队躲入威海港，不准巡海迎敌。黄海的制海权也落入了日本手中。
制海权的失去导致了甲午战争的失败，自此清政府开始主权沦丧、割地赔款，资本主义列强也因为清政府的不作为，掀起了瓜分狂潮，大大加深中国半殖民地化，中国的国际地位急剧下降。然而以邓世昌为首的英勇事迹，却唤起了中国人民挽救民族危亡的情绪，之后资产阶级发起了维新变法运动和民主革命运动，中国人民反抗侵略情绪十分高涨。
