发出“我已开仗，尔须速回”信旗通知“操江”、“高升”驶避。“操江”接到“济远”信号，立即向西方退走。但租用的英籍商船“高升”号继续向前航行。不久“济远”力战不支，向西败退。坪井航三下令“秋津洲”追击“操江”。
“高升”号轮船正沿原定航线向仁川驶去。英国舰长高惠悌站在驾驶台，看见几艘悬挂太阳旗日本军舰一面发炮，一面追赶中国军舰“济远”号，不由得感到有几分担心。
“浪速”号的前桅升起了发射鱼雷的红色信号旗。随着东乡平八郞一声令下，一枚鱼雷呼啸而出，但刚进入海面就不见了，未能命中“高升”号。
“目标‘高升’号右舷炮齐射！”东乡平八郞有些恼怒地看着这枚鱼雷不争气地消失在海面，又发出了炮击的命令。
12时40分，随着阵阵震耳欲聋的爆炸声，“高升”号的煤库首先被排炮击中了。顿时，浓烟烈火腾起，遮天敝日，空气中满是飞溅的煤屑、碎片和水珠。
“浪速”号发射了两阵舷炮之后，浓烟滚滚的“高升”号开始倾斜，船的尾部已浸入海中，甲板上到处是破裂的船板和血肉模糊的仁字军兵士的尸体。他们有的是被炮弹击中的，还有的是被击破的锅炉所喷出的滚滚蒸气烫伤的。在危急关头，高继善和两位营官却仍在甲板上，指挥兵士用步枪向“浪速”号射击。
下午1时10分，“高升”号沉没在丰岛西南方向蔚岛以南约一海里的海中。海面上到处漂浮着船体的残片和一具具尸体，活着的人拼命往几只已放下的小船上爬，或是往远处的海岸游去。“高升”号露出海面的两根桅杆上，也爬满了人。
但“浪速”号仍不甘心，日本人用舰炮、步枪和哈乞开斯机关枪轰击漂浮在海面上几只救生小船和游水的求生人员。东乡平八郎下下令：“只救助英国船长和白人高级船员。”他这样做是为了在事后如果日英关系为此发生问题时，英国船长等人员不会作出不利于日本政府的证词。直到下午4时，这场惨无人道的大屠杀才告结束。
翌日上午7时，法国远东舰队“利安门”号巡洋舰、德国军舰“伊力达斯”号、英国皇家海军“播布斯”号共救起252人，850人在海战中殉国。
光绪皇帝振作精神说道：“好吧，从即日起，我大清对日宣战了。”
但大清的军队却没有在朝鲜挡住日本人。
李鸿章得知兵败朝鲜时，正在直隶总督衙门与众幕僚商讨对日战争，他几乎是暴怒了，三下两下撕碎电文，一脚踢翻茶几，只听茶杯哗啦一响，碎了一地。李鸿章气得面色发红，胡子乱抖，大骂道：“真是一群废物！一群饭桶！与敌人旗鼓相当，都败得如此迅速，简直让我丢尽了脸。”
平壤失守了后，他在给朝廷的奉折中，承认自己调度指挥无方，请旨严加议处。同一天，日本海军联合舰队再次出发寻找北洋海军决战。
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