Во время Цусимского сражения был вторым мателотом после флагманского броненосца «Микаса» и подвергался интенсивному артиллерийскому обстрелу. В результате корабль получил одиннадцать попаданий, самым тяжелым из которых было попадание непосредственно под амбразуру одного из 6" орудий, выведшее из строя всю прислугу этого орудия. Потери среди команды составили 13 убитых, 24 раненых. Кроме того, 12" снаряд снова преждевременно разорвался в одном из стволов носовой башни, полностью выведя ствол из строя. В начале боя «Сикисима» сосредоточил свой огонь на русском броненосце «Ослябя», который вскоре затонул. В конце первой фазы сражения «Сикисима» торпедным выстрелом добил оставленный экипажем вспомогательный крейсер «Урал».