Утром 27 января основные силы японского флота (6 броненосцев и 9 крейсеров) подошли к Порт-Артуру, русские броненосцы стали сниматься с якорей. В 11.05 с "Микасы" был произведен выстрел, и обе эскадры открыли огонь. Первоначально русские корабли могли вести огонь лишь из носовых башен, но в 11.20 эскадра построилась и открыла огонь правым бортом. В 11.30 в бою приняли участие русские береговые батареи № 7, 9, 13, 15, 17, 18 и "Артиллерийская". Японские корабли стали получать большое количество попаданий, и в 11.45 адмирал Того приказал повернуть на юг. Первый бой главных сил завершился. Японцы, имевшие перевес в силах, не смогли добиться существенного успеха и покинули место боя. Особо стоит отметить в этом бою действия крейсера "Новик", который отвлек внимание противника от броненосцев, сближаясь с неприятелем на расстояние 15 кабельтовых. Русские корабли, принимавшие участие в бое (5 броненосцев и 5 крейсеров) провели ночь на внешнем рейде, а днем 28 января вошли на внутренний рейд Порт-Артура, при этом броненосец "Полтава" получил небольшое повреждение от столкновения с "Севастополем". В ходе боя получили повреждения броненосцы "Победа", "Полтава", "Петропавловск" и крейсера "Аскольд" "Баян" и "Новик". Погиб 21 нижний чин, а 4 офицера и еще 97 нижних чинов были ранены. У японцев погибло 10 человек и 67 ранено, получили повреждения броненосцы "Микаса", "Фудзи", "Сикисима", "Хацусе" и крейсер "Ивате".
Иначе все происходило в Чемульпо, где русским стационерам крейсеру "Варяг" и канонерской лодке "Кореец" противостояла эскадра контр-адмирала Уриу в составе 6 крейсеров и 8 миноносцев. Русским кораблям было предложено сдаться, но они предпочли вступить в неравный бой и попытались прорваться в Порт-Артур. Перед боем капитан Руднев обратился к экипажу: "Безусловно, мы идем на прорыв и вступим в бой с эскадрой, как бы она не была сильна. Никаких вопросов о сдаче не может быть — мы не сдадим ни кораблей, ни самих себя и будем сражаться до последней возможности и до последней капли крови. В ходе боя крейсер получил более 12 попаданий, был разбит дальномерный пост, уничтожена часть орудий, поврежден руль, начался пожар. Потери экипажа: 1 офицер и 33 нижних чина убиты, 3 офицера и 64 нижних чина ранены. Командир крейсера капитан I ранга В. Ф. Руднев был контужен.
Крейсер израсходовал 425 снарядов 152 мм, 470 снарядов 75 мм и 210 снарядов 47 мм. Русские корабли вернулись в Чемульпо и были уничтожены своими экипажами — "Варяг" затопили, а "Кореец" взорвали. Экипажи перешли на нейтральные корабли и вскоре бы ли доставлены в Россию, где их встречали с особыми почестями.
