编队领舰，率巡洋舰高千穗、秋津洲、浪速冲击北洋水师舰列横队之右翼，重创超勇、扬威二舰。稍后，吉野为夹击北洋水师而带队从致远舰正面通过，遭致远舰以战术突击，但是由于大火（也有可能引爆了自带的鱼雷），致远爆炸沉没。 随后，以吉野舰为首的游击编队攻击并击沉了经远舰，还使来远舰严重受创。吉野舰在大东沟海战中没有遭打大的损伤。之后，吉野舰还参加了掩护旅顺登陆，围困威海卫，以及对台湾的接收作战行动。1904年5月15日，参加日俄战争中封锁旅顺口作战的吉野舰在大雾中意外被友军装甲巡洋舰春日以舰首冲角撞中舷侧中部，机舱