灯塔展开炮击。守军以东口各炮台迎击，港内停泊的军舰也参加了战斗。08:52炮击停止。由于日军炮击各舰都是旧式火炮，仰角有限，射程不够，日舰的炮弹大部分都掉入海中，只有零星数发能打到炮台附近；同样的，清军的还击火力也没有击中日舰。日军的侦察结果表明有一艘经远级、一艘超勇级、三艘镇东级、一两艘鱼雷艇、一艘貌似商船；同时港口已经设有防材，日军推断港内很可能没有水雷。然而10日当天早上丁汝昌早已率领北洋舰队10艘军舰出港搜索日舰，此时不在港内，因此威海卫外的日舰诱敌无果，遂自行退去。9月5日，联合舰队收到大本营送