1894年11月21日，旅顺失守，北洋水师在渤海地区只剩下威海卫最后一个基地。日军随即展开对威海卫的围攻。1895年1月30日，08:30日军占领摩天岭炮台。清军各陆地炮台立即集中攻击摩天岭炮台，水师提督丁汝昌亦率领定遠號、靖远、来远、广丙以及数艘蚊子船抵近南帮炮台附近进行援助射击。2月1日，北帮炮台失守，威海卫的陆路交通全部断绝。防守威海的绥军统领戴宗骞自杀。日军随即多次使用轻型舰艇强攻北洋舰队泊地。6日04：00以后，日军鱼雷艇队第四次夜袭，并成功击沉来远号，同时也向靖远号发射了鱼雷，惟鱼雷近距离擦过，靖远号侥幸逃过一劫。同时日军在威海北岸以陆军炮进行炮击；靖远、济远、平远、广丙四舰炮击北岸，其余各舰炮击鱼雷艇队。7日07时，联合舰队企图在日间强攻威海卫，北洋舰队残存的镇远、靖远、广丙号积极应战，迫使日舰退去。2月9日日舰再次进攻，丁汝昌在靖远号上升起将旗，与平远号一同前出至日岛附近海面，配合刘公岛炮台对日舰射击。战斗中丁汝昌站在舰艏210毫米主炮旁的露天甲板上，称“炮弹不会因为我是提督而不打我”，以此鼓舞官兵士气。日军调用早前占领的南帮鹿角嘴炮台炮击靖远号，09:18命中两发240毫米炮弹，从左侧击穿露天甲板，炮弹穿过舰体后从舰艏右舷附近的水线下部位穿出，造成两个破洞。一直没能完全修复的靖远号遭此命中，09:34舰艏开始下沉。舰上官兵虽然奋力抢救，依然无法阻止进水，最终搁浅于威海湾内，舰体右倾，舰艉翘起。丁汝昌与靖远号管带叶祖珪与舰同沉，终被部下拥上前来救援的船只。此时北洋舰队遭受长期的重重围困；见突围无望，而救援迟迟不至，丁汝昌下令击沉各损伤舰艇，以免资敌。9日，广丙号用鱼雷击沉坐沉状态的靖远号，剩余还露出水面的舰体彻底没入水中。