הכוחות הרוסיים בקרב זה הורכבו מהשייטת הראשונה של הצי הרוסי הקיסרי, עליה פיקד האדמירל וילגלם ויטגפט. השייטת הרוסית כללה שש אוניות מערכה מסוג פרה-דרדנוט: צסרביץ', רטוויזן, פובדה, פרסבט, סבסטופול ופולטבה. על אוניות המערכה הגנו 4 סיירות ממוגנות: אסקולד, דיאנה, נוביק ופאלאדה ו-14 משחתות. על הצי הרוסי פיקד אדמירל משנה וילגלם ויטגפט בן 57 יליד אודסה. ויטגפט הועבר לזירת האוקיינוס השקט בשנת 1899 והיה ראש מטהו של המשנה למלך באזור. עם מותו של סטפאן מקארוב, מפקד כוחות הים הרוסיים בזירה, מונה ויטגפט במקומו וקיבל את הפיקוד על הצי הרוסי.
הצי הרוסי היה מחולק לשלוש פלגות: פלגת אוניות המערכה, פלגת הסיור שכללה שלוש סיירות ופלגה קלה שכללה את כל המשחתות וסיירת אחת.
במשך שלהי יולי ותחילת אוגוסט, בעת שחיילים יפנים סגרו על פורט ארתור ובעוד שפגזים החלו לרדת על העיר, התכתובת בין המשנה למלך יבגניי אלכסייב (מפקד פורט ארתור) וויטגפט (המחליף של סטפאן מקארוב) הפכה ליותר ויותר חריפה. אלכסייב העדיף גיחה כדי שספינות מפורט ארתור יוכלו לחבור אל שייטת ולדיבוסטוק וליצור עוצמה חזקה מספיק כדי לקרוא תיגר על היפנים בזירה.
ויטגפט חסר המעוף חש שהדרך הבטוחה ביותר לפעול באותו רגע היא להישאר במעגן, לפרק את הספינות, לתרום חלק מכוחות החימוש שלו לקרב היבשתי. דרך פעולה זהה ננקטה על ידי רוסיה במלחמת קרים נגד הממלכה המאוחדת וצרפת כ-50 שנה קודם לכן. גם אז הוטבעו הספינות הרוסיות על ידי הרוסים עצמם, התותחים הועברו על החוף והם ויתרו על כל יוזמה התקפית בים. הצעתו זכתה לגיבוי של קציני הדגל והמפקדים שלו. לדעתם הסיכונים של גיחה היו גדולים מדי בשביל לנסות. וזה למרות העדיפות המספרית של הרוסים שהיו להם 6 אוניות מערכה לעומת 4 אוניות מערכה ליפנים.
אלכסייב שעמד מול הפרה כמעט ישירה של פקודותיו פנה לסנקט פטרבורג לסמכותו של הצאר. הצאר ניקולאי השיב למשנה למלך: "אני שותף מלא לדעתך לגבי החשיבות שהשייטת תעשה גיחה זריזה מפורט ארתור ותפרוץ לוולדיבוסטוק". אלכסייב, אשר קיבל גיבוי מן הצו המלכותי, לא היה מוכן לקבל עוד את ניסיונותיו של ויטגפט להימנע מן הקרב ושלח הודעת טלגרף ב-7 באוגוסט: "אני שוב חוזר על נחישותי הבלתי מתפשרת על כך שתיקח את השייטת מחוץ לפורט ארתור. אני מזכיר לך ולכל הקצינים הרציניים את מעשה הגבורה של ורייג. כישלון השייטת להתקדם לעבר הים, מבלי להתחשב ברצון המלוכה ובפקודתי והשמדתה בנמל במקרה של נפילת המצודה ישאירו כתם בלתי נמחק על הדגל של סנט אנדרו ועל כבוד הצי, בנוסף לאחריות המשפטית הכבדה. עליך ליידע את כל האדמירלים וקציני פיקוד שלך אודות הטלגרמה הזו ולדווח על קבלתו". כאשר ניצב מול אדמירל ויטגפט צו מלכותי ואיום בתביעה משפטית, לא היה יכול להמשיך עוד בדחייה והוא החליט לצאת מן הנמל ולהפליג לוולדיבוסטוק.
הצי היפני.
בתחילת המלחמה היו ליפנים 6 אוניות מערכה חדשות ועוד כמה ישנות שלא ניתן היה להציב יחד עם אוניות המערכה החדשות מפאת פיגורן הטכנולוגי, אך שתיים מהן טבעו כשעלו על מוקש והצי היפני נותר בנחיתות מספרית רצינית מול השייטת הרוסית (שהיו לה 6 אוניות מערכה בזירה), במיוחד כשלרוסים עמדו אוניות מערכה נוספות שאכן יצאו לאזור מאוחר יותר. אילו השייטת הבלטית הייתה מתחברת עם השייטת שהוצבה באוקיינוס השקט, הרוסים היו זוכים ביתרון מספרי מכריע של 18 אוניות מערכה (חלקן ישנות) ועשרות סיירות מול 4 אוניות מערכה בלבד עם מספר סיירות דומה בצד היפני.
גם הצי היפני היה מחולק לפלגות. חלוקה זו הייתה קבועה ולא נקבעה רק לצורך הקרב הספציפי הזה. לפלגה הראשונה שהורכבה מ-4 אוניות מערכה חדשות צירפו היפנים צירפו היפנים 2 סיירות משוריינות כדי להשוות את המספר לזה שהיה בידי הרוסים, אך היה זה פתרון חלקי בלבד. בנוסף לפלגה זו, השתתפו בקרב כתריסר פלגות נוספות, רובן של אוניות קלות.
לכן, ביקש האדמירל היפני, היהאצ'ירו טוגו, למנוע בכל מחיר את לפריצת השייטת הרוסית מהנמל ומיקם את אוניותיו בהתאם. כך, יכול היה להשאיר את השייטת הרוסית בנמל - טרף קל לתותחי המצור של גנרל אויאמה. אף שהנמל הסיבירי היה פחות מוגן מאשר פורט ארתור ולא היה לו פחם עבור הספינות, אולם זה היה עדיף על הנמל הנצור במנצ'וריה והיה מאפשר לרוסים לשמור את אוניותיהם עד בוא התגבורת מהים הבלטי.
בקרב עצמו השתתפו 5 אוניות מערכה: מיקאסה, אסאהי, פוג'י ושיקישימה (שיניין הישנה שלא הוצבה בפלגת אוניות המערכה). כמו כן, השתתפו בקרב 4 סיירות משוריינות: קסוגה ונישין (שתיהן צורפו לפלגת אוניות המערכה), יקומו ואסמה. כמו כן, השתתפו בקרב עוד 10 סיירות מוגנות, 19 משחתות ו-20 ספינות טורפדו.
מהלך הקרב.
שלב ראשון.
בבוקרו של 10 אוגוסט 1904 יצא הצי הרוסי ממעגנו בכיוון לוולדיבוסטוק. ספינות הסיור היפניות שעקבו בדריכות אחרי כל תנועה של הצי הרוסי דיווחו מיד לטוגו על יציאת הרוסים. הוא ציפה לניסיון פריצה שכזה ומיקם את ספינותיו בהתאם. הוא המתין לאוניותיו של ויטגפט בים הפתוח והחל בתמרון שאמור היה להביא יתרון טקטי חשוב ליפנים. עיקרו של התמרון היה הניסיון להביא את מרבית תותחיו לעבר האונייה הראשונה בשדרה הרוסית, בזמן שהחרטום של האוניות הרוסיות היו מופנות כלפי אוניותיו. במצב זה, הרוסים לא יכלו להשתמש בחלק ניכר מהתותחים שלהם כי גופי האוניות יפריעו לצידוד התותחים.
האוניות היפניות התגלו בסמוך לשעה 11 וחצי בצהריים והירי נפתח כשעה לאחר מכן ממרחק של 12 - 13 ק"מ. האוניות הרוסיות התקדמות בשדרה עורפית והיפנים, שספינותיהם היו מהירות יותר הצליחו להגיע לראש השדרה הרוסית וריכזו את האש על האונייה צסרביץ', אוניית הדגל הרוסית, שהייתה הראשונה בשדרה. טוגו ניסה להחזיר את האוניות הרוסיות לנמל, כמו שקרה בגיחתם הקודמת שנעשתה כשבועיים וחצי לפני כן. הפעם הרוסים לא נסוגו והשיבו אש מתותחיהם.
לאחר זמן מה תצפיתני צסרביץ' זיהו מוקשים ימיים, שהוטלו ככל הנראה על ידי המשחתות היפניות במטרה להגביל את כושר התמרון של הרוסים. השדרה הרוסית שינתה מספר פעמים את נתיבה כדי להימנע מפגיעת מוקשים. היפנים רדפו אחריהם ושוב פתחו באש, אך לא השיגו הרבה. בסופו של דבר, בסמוך ל-1 וחצי בצהריים, הצליחו הרוסים לפתוח פער קטן, אך טוגו הדביקם תוך רבע שעה, אך הרוסים חמקו שוב ובשעה 2 וחצי הסתיים השלב הראשון של הקרב.
הפגיעות בשלב זה היו קלות: אוניות המערכה הרוסיות צסרביץ' ופולטבה ספגו כמה פגיעות ומהצד השני פגעו הפגזים הרוסיים באוניית המערכה מיקסה ובסיירת המשוריינת נישין. הפגיעות היו קלות והאוניות הפגועות היו כשירות להמשך הלחימה.
השלב השני.
ויטגפט ניצל את ההפוגה הקצרה בלחימה כדי לקבל דוחות מאוניות וגילה לשמחתו שהפגיעות היו קלות בלבד. הוא כינס מועצת מלחמה ודן בשאלת המשך הקרב. מרבית הקצינים הציעו לשעוט במלוא הקיטור לוולדיבוסטוק, אך ויטגפט העדיף להישאר במבנה עד רדת החשיכה ולהמשיך את קרבות הירי כדי לשתק את הספינות היפניות. אף שהיו ברשותו של ויטגפט שמונה משחתות, הוא לא ניצל את ההפוגה כדי להנחית מטח טורפדו לעבר האוניות היפניות או למיקוש האזור. כמו כן, הורה לספינותיו לרכז את אשן בעיקר באונייה הראשונה בשדרה היפנית ועם שקיעת השמש לעקוב אחרי צסרביץ' ולהמשיך בנתיבה.
הירי חודש בסמוך לרבע לחמש ממרחק של 8-9 ק"מ. מיקסה הובילה את השדרה היפנית. אחריה ניצבו בקו: אסהי, פוג'י, שיקישימה, קסוגה, נישין ויאקומו. ההיערכות הרוסית לא השתנתה. פולטבה הייתה הראשונה לפתוח באש לעבר היפנים. פגזיה ופגזים של ספינות רוסיות נוספות שפתחו באש מיד אחרי פגעו במיקאסה שנאלצה לצאת לרגע מהשדרה מעוצמת הפגיעות, אך חזרה למיקומה חיש מהר משהסתבר שהפגיעות לא היו חמורות במיוחד. היפנים ריכזו את אשם בספינת הדגל הרוסית כדי לשתקה, אך גם הם לא הצליחו לגרום לצסרביץ' נזק חמור. כדי להתחמק מהירי היפני הורה ויטגפט לפנות מעט שמאלה, אך התמרון שיבש את מבנה השדרה הרוסית.
ויטגפט לא חילק הוראות נוספות והיה למעשה צופה בלתי מעורב במתרחש. עמד לו בשקט ליד המעקה וצפה בקרב כבמופע תיאטרון. הקצינים ביקשו ממנו להיכנס לגשר הפיקוד הממוגן, אך הוא סירב. בשעה חמש פגז יפני בקוטר של 305 פגע במקום שבו עמד האדמירל הרוסי. הוא נהרג במקום. עוצמת הפגיעה הקטלנית של הפגז הכבד הייתה כה כבדה שלא מצאו אפילו את גופתו. גם תת-אדמירל מוסקביץ, ראש מטהו של ויטגפט, נפצע על ידי הפגז הקטלני. איבנוב, מפקדה של צסרביץ', נטל על עצמו את הפיקוד ולא העביר בכוונה תחילה את הידיעות על מות מפקדו לשאר הספינות כדי לא לפגוע במורל המלחים.
בשעה 17:45 פגע פגז כבד נוסף בצסרביץ'. הפעם הפגיעה הייתה בגשר הפיקוד. לא עמד לו לגשר השריון העבה. הפגז שבר את מעטה השריון וחדר לתוך החדר. ההרס היה עצום - כמעט כל הקצינים הבכירים של צסרביץ' נהרגו או נפצעו, ההגה נפגע וגם מכשירי בקרת האש יצאו מכלל פעולה. האונייה שאיבדה את ההגה החלה להסתובב במעגל רחב.
שצ'נסוביץ', מפקדה של רטוויזן, האונייה השנייה בשדרה הרוסית, שלא היה מודע למצב בספינת הדגל המשיך בעקבותיה בהתאם להוראות שקיבלה כי חשב בטעות שוויטגפט רוצה לבצע תמרון כלשהו. עד שהגיעה פובדה לנקודת הסיבוב, הסתובבה צסרביץ' 180 מעלות והחלה להתקדם לקראת ספינותיה שלה. ללא אות שיציין מה קרה, שאר הספינות לא רק שלא ידעו שאוניית הדגל יצאה מכלל שליטה ושהיא למעשה ללא אדמירל, אלא שהיא למעשה ללא פיקוד כלל. אוניות אחרות ניסו להמשיך בעקבות רטוויזן, אך בגלל איבוד השליטה על צסרביץ' איבדה השדרה הרוסית, שניסתה לשוט אחריה, את המבנה.