8月10日，舰长野元纲明上校带领朝日号投身黄海海战，在日方战列线排行第二，仅次于三笠號戰艦，也是俄军主要打击目标。俄军305毫米炮弹命中朝日号导致两人受伤，后方炮塔两门305毫米主炮因炮弹在炮管提前爆炸损坏。朝日号集中火力攻击波尔塔瓦号战列舰与皇太子號戰列艦，但炮弹未能打穿装甲或在撞击时爆炸，对俄舰破坏不大。不过，朝日舰两枚305毫米炮弹命中皇太子号艦橋，俄军舰队司令威廉·维特捷夫特海军少将、两名参谋及舰上军需官丧生，堪称致命一击。残骸将该舰舵轮卡在左舷，随后减速直到停止，其他俄军舰艇彻底陷入混乱。副司令帕维尔·乌赫托姆斯基（）亲王海军少将最终指挥残部退出旅顺口。两个月后，朝日号于10月26日在封鎖旅顺口近海时撞到水雷导致严重受损，1904年11月到1905年4月都在佐世保海军工厂维修。此时远东的俄国海军基本被日军全歼，被迫调来的波羅的海艦隊要到1905年5月抵达。