北洋海军的火炮、鱼雷发射管、总兵力等与日军相比都占劣势，但全舰官兵毫不畏敌，众炮齐发，一时间硝烟滚滚，海浪翻腾。北洋海军的“定远”“镇远”“致远”“经远”等战舰冲在前面，日本“松岛”“吉野”等战舰也全力抗击。

然而，战斗开始不久，北洋舰队的旗舰“定远”号飞桥被日军猛烈的炮火震塌，海军提督丁汝昌从二层的指挥台摔倒甲板上，左手骨折，信号旗也被毁。丁汝昌坚持不回内舱调养，仍坐在甲板上鼓舞士气。

“定远”号管带刘步蟾接替指挥，但其他战舰已失去信号，无从获得命令。此时，日军战舰迅速从右侧包抄，右侧的北洋舰队被击毁，紧接着，日军战舰又绕到北洋舰队背后，前后夹击。“致远”舰遭受重创，船身起火，管带邓世昌指挥“致远”舰前冲，欲撞毁日军主舰“吉野”号，不料被日军发射的鱼雷击沉；“经远”舰继续迎战“吉野”号，也被日军击沉，管带林永升及全舰大部分官兵阵亡。

但同时，北洋海军也重重打击了日本舰队，使日本舰队的“松岛”“比睿”“赤城”等战舰遭到重创。当日军看到千疮百孔的“松岛”舰时，纷纷惊呼“不可思议”。战斗进行到下午，北洋海军的主舰“定远”“镇远”仍坚持战斗，受创的“靖远”“来远”也抢修完毕，重新迎战。日军看到形势不利，便下令撤离了战场。

这次战役，双方均有损失。北洋海军损失了“经远”“致远”等5艘巡洋舰，另有4艘战舰受损，死伤官兵1000余人，日本海军有5艘战舰遭受重创，死伤官兵600余人。此后，李鸿章等人主张消极避战，以“保船制敌”为借口，命令舰队全部藏于威海卫军港不出，把制海权拱手让予了日本海军。

黄海海战结束后，甲午战争的主战场转到辽东半岛，主要进行陆战，大规模的战斗有鸭绿江江防之战和金旅之战。

光绪二十年九月二十六日（1894年10月24日），日军侵入鸭绿江，驻扎在鸭绿江北岸的清军为保卫国土而出战。作战清军兵力有82个营，约2.8万余人，日军兵力有两个师团，约3万人。可以说，鸭绿江江防之战是作战双方旗鼓相当的一场战事。

然而，清政府内部的主和舆论早已占了上风，军队士气低迷，各部派系分割，将领无心恋战。当时，清军的总指挥是宋庆，他奉命节制各军，但实际上各军根本不听调动。日军进犯的当天，就轻易地跨过了鸭绿江上游的安平河口。夜里，日军又在鸭绿江中布设浮桥，越过江水，直逼清军阵地。

清军对这一系列行动竟然没有察觉，更没有部署。当地守将马金叙、聂士成率领士兵奋勇杀敌，但终因寡不敌众而失去阵地。周边驻防清军听此噩耗，竟土崩瓦解，四散而逃。就这样，日军仅用了三天就击溃了鸭绿江防线，侵入中国领土。

同时进行的是金旅之战。九月二十六日，日军2.5万人从旅顺附近的花园口登陆，驻守的清军约3万人，人数上略占优势。谁知日军登陆12天，清军竟然无任何反应。日军乘势攻陷金州、大连湾等地，沿途所至，清军都望风而逃，溃不成军。日军不战而胜。

十月中旬，日军开始进攻旅顺，驻守旅顺的统领逃跑。仅仅数日，日军就占据了旅顺。

攻占旅顺的日军暴露出极其凶残的面目，展开了残酷的屠城行动。他们到处杀戮平民、抢掠妇女、放火烧城，使旅顺一时间尸骨遍野，血流成河。短短4天时间，日军竟然屠杀旅顺平民2万余人，使旅顺全市只剩36人。

金旅之战是决定甲午战争战局的一战。此战失败后，日军占领旅顺口，在渤海湾立稳了足，清帝国战败的结局就已经注定了。

再说北洋海军，在经历了黄海海战的失利后，奉李鸿章之命躲在威海卫。光绪二十年十二月（1895年1月），日本陆军2.5万余人登陆容成，集中力量进攻威海卫。威海卫南帮炮台驻守的清军仅有3000余人，奋力抵抗日军，牺牲无数，日军也伤亡惨重。最终，由于清军势单力薄，日军攻占了南帮炮台。

接下来，日本陆军、海军开始配合进攻北洋海军总指挥坐镇的刘公岛。北洋海军先后8次迎战日军，都击退日军的进攻，但也付出了沉重的代价。“镇远”舰触礁受创，无法再投入战斗；“定远”舰中弹搁浅，仍坚持出战，最后弹药用尽，管带刘步蟾下令自沉战舰，自己吞药殉职。

此时，丁汝昌已是孤军奋战，面对日军多次劝降，丁汝昌不为所动。可是没想到，他身边的威海营务处提调牛昶炳和海军洋员勾结外敌，积极献降，胁迫丁汝昌答应日军的要求。而清政府也早已做好了投降的准备，停止了一切战争支援。走投无路的丁汝昌只好服毒自尽。死的时候，他那只在黄海海战中受伤的左臂，还打着石膏绷带。