Im Russisch-Japanischen Krieg 1904–1905 befehligte Kapitän 2. Ranges von Essen zunächst weiterhin den Kreuzer "Nowik". Danach übernahm er, auf Befehl von Admiral Makarow, das Linienschiff "Sewastopol", das er in der Seeschlacht im Gelben Meer befehligte und das danach mit dem Rest der russischen Flotte in Port Arthur eingeschlossen war. (Der Vorgänger, Kapitän Tschernitschew, hatte sich durch Navigationsfehler und andere Versäumnisse in Makarows Augen disqualifiziert.) Unter Missachtung seiner Befehle unternahm von Essen, um dem vorhersehbaren ruhmlosen Ende der russischen Pazifikflotte während der Belagerung von Port Arthur zu entgehen, mit der "Sewastopol" und dem Kreuzer "Novik" einen Ausbruchsversuch und kehrte erst wieder zurück, nachdem er mit dem weit überlegenen Gegner ins Gefecht gekommen war und zurückgeworfen worden war. Vier der fünf russischen Linienschiffe in Port Arthur wurden im Verlauf der japanischen Belagerung von schweren landgestützten Belagerungsbatterien versenkt oder kampfunfähig geschossen. Die "Sewastopol" erhielt fünf schwere Treffer, konnte sich aber schließlich aus dem Feuerbereich der japanischen Batterien retten. Daraufhin sandte Admiral Togo in den folgenden drei Wochen sechs Wellen von Zerstörerangriffen gegen das letzte verbliebene russische Schlachtschiff. Insgesamt 124 Torpedos wurden auf die "Sewastopol" abgeschossen, die zwar schwer beschädigt wurde, aber weiterhin teilweise kampfbereit blieb. Ihrer Gegenwehr erlagen zwei Zerstörer, die versenkt wurden, während sechs weitere beschädigt wurden. Als Port Arthur am 2. Januar 1905 schließlich kapitulierte, ließ von Essen sein schwer angeschlagenes Schiff in etwa 55 m Wassertiefe von der eigenen Besatzung versenken. Er kam, wie der Rest der Verteidiger von Port Arthur, in japanische Gefangenschaft.