2隻は湾内に逼塞して海上砲台として奮闘したが、活躍は見られぬままに定遠は1895年2月5日に日本海軍の9号水雷艇の雷撃により左舷水線下に大破口を開けられ航行不能となった。定遠艦長の劉歩蟾は部下の全乗員を脱出させた後で弾薬庫に火を放ち自沈するように指示した後に自決。主砲が吹き飛び爆炎と共に「定遠」は大破着底した（威海衛の戦い）。これをうけて「鎮遠」が北洋水師旗艦となり、提督丁汝昌、艦長が2月12日に自決後の2月17日威海衛にて鹵獲された。占領した旅順のドックで応急修理後に日本に回航された。1895年3月16日に正式に日本海軍に編入されたが、清国軍艦は元々漢字名であったために改名される事なく使用された。同年夏頃から11月にかけて横須賀海軍工廠で本格修理を行って武装の更新を行った。その後は前弩級戦艦「富士型」が就役するまで日本海軍唯一の戦艦として使用され、1904年の日露戦争では旧敵であった防護巡洋艦「松島型」と共に黄海海戦、旅順攻略戦、日本海海戦に参加した。1905年12月11日に一等海防艦に類別変更されたが、老朽化のために1908年5月1日には運用練習艦に類別され、1911年4月1日に除籍された。