28 июля в 8 часов 50 минут утра на «Цесаревиче» был поднят сигнал: «Флот извещается, что государь император приказал идти во Владивосток». Эскадра вслед за тралящим караваном вышла в море. Впереди с отрядом из восьми миноносцев шел «Новик», за ним броненосцы «Цесаревич», «Ретвизан», «Победа», «Пересвет», «Севастополь», «Полтава». Дальше крейсера «Аскольд», «Диана», «Паллада». Замыкало строй кильватера госпитальное судно «Магнолия».
В 10 часов 30 минут тралящий караван был отпущен домой, а еще через час в поле видимости появились главные силы японцев: четыре броненосца и шесть броненосных крейсеров. Адмирал Того заранее был извещен, какие русские корабли вышли в море и каким курсом идет эскадра. Конечно, надеяться на то, что удастся без боя осуществить прорыв, было просто бессмысленно, но в неизбежном сражении Витгефт имел шансы на успех. Силы противоборствующих сторон были примерно равны: русские имели превосходство в артиллерии главного калибра, а японцы — в скорости хода кораблей.
Русская эскадра, несколько перестроившись, продолжала двигаться вперед. Крейсер «Новик» перешел в конец кильватерной, так как появились вспомогательные отряды японской эскадры. Главные силы японцев старались перерезать курс русским кораблям, остальные отряды, по 3–4 крейсера, шли с ними параллельными курсами, постепенно окружая их. Свободным оставался только путь в Артур. Своим маневром Того как бы предлагал повторить 10 июня.
В половине первого с расстояния 70–80 кабельтовых японцы открыли огонь. Русские ответили. Завязалась перестрелка. Желая уйти от охвата и проскочить мимо японского головного отряда, Витгефт изменил курс влево. Конечно, имея целью прорыв во Владивосток, командующий русской эскадрой поступил правильно. Однако этот маневр вывел противников на контркурсы, что явно ухудшало возможности стрельбы с русских кораблей, ибо японцы шли против солнца под острым углом.
Витгефт потерял преимущества в артиллерии. Но и Того после расхождения на контркурсах запоздал с разворотом. В результате русская эскадра оторвалась от противника, и в 13 часов 30 минут огонь прекратился. Японцы устремились в погоню, и, несмотря на преимущество в скорости, ни один из них ближе 70 кабельтовых к русской эскадре не приблизился. Вновь начался огневой бой. И вновь Того, допустив грубые ошибки в маневрировании, упустил Витгефта. Русские корабли прорвались в открытое море. Только преимущество японцев в скорости позволило им продолжать преследование.
Из первого боя, так удачно сложившегося для русской эскадры, обе стороны вышли без потерь. Незначительные повреждения получили «Цесаревич» и «Полтава», у японцев же серьезно пострадал флагманский броненосец «Миказа» и броненосный крейсер «Ниссин».
Второй бой начался около пяти часов вечера, огнем с расстояния 40 кабельтовых. Первой открыла огонь отставшая от всех «Полтава». За ней вступили в бой остальные русские корабли, сосредоточив стрельбу на японском флагмане. Японцы также вели огонь в основном по «Цесаревичу». B 6 часов 30 минут 12-дюймовый снаряд с «Ретвизана» попал в башню броненосца «Миказа». Получивший еще в первом бою серьезные повреждения, тот отвернул и с трудом вернулся на прежний курс. И здесь произошло непоправимое: крупнокалиберный снаряд разорвался в центре фок-мачты «Цесаревича». Командный мостик заволокло дымом. Витгефт был разорван на части. С ним погибли флагманский штурман лейтенант Азарьев, флаг-офицер мичман Эллис и несколько матросов. Остальные, находившиеся на мостике и вблизи его, получили серьезные ранения. Среди них был начальник штаба контр-адмирал Матусевич. Оставшийся в живых командир «Цесаревича» капитан 1-го ранга Иванов, находившийся в момент взрыва в боевой рубке, умышленно не подавая сигнал о гибели Витгефта, повел эскадру. Еще через несколько минут снаряд попал в боевую рубку. Погибли все там находившиеся. Был поврежден рулевой привод и привод управления. Потерявший управление броненосец стал описывать циркуляцию. А поскольку сигналов с флагмана не поступало, то корабли стали повторять его маневр. Этот момент боя был решающим, пожалуй, роковым для русской эскадры. Поняв наконец, что «Цесаревич» неуправляем, наши корабли начали ложиться на прежний курс. Строй эскадры нарушился. Инициатива полностью перешла к японцам, которые резко усилили огонь.
В эти минуты решительно и самоотверженно действовал командир «Ретвизана» капитан 1-го ранга Шенснович. Желая помочь эскадре выровнять строй и восстановить боевой порядок, он дал броненосцу полный ход и бросил его на таран одного из кораблей японской эскадры. «Ретвизан» принял на себя сосредоточенный огонь всех японских кораблей. Когда он уже приблизился менее чем на 12 кабельтовых к противнику, Шенснович был ранен. Так и не осуществив до конца свой маневр, «Ретвизан» отвернул…