日本海海戦
日本海海戦（にほんかいかいせん）は、1905年（明治38年）5月27日から5月28日にかけて、日本海軍の連合艦隊とロシア海軍の第2・第3太平洋艦隊の間で行われた海戦である。日本ではこのロシア側の艦隊を「バルチック艦隊」と呼ぶ事が通例となっており、本稿でもこの呼称を用いる。日本以外の国々では主力決戦の海域に因んだ対馬沖海戦を意味する名称で知られており、ロシアでは「"Цусимское сражение"」と呼ばれ、英語では「"Battle of Tsushima"」と名付けられている。
日露戦争期間中における最大規模の艦隊決戦となったこの戦いの結果、連合艦隊は被害を小艦艇数隻の喪失に留めつつ、バルチック艦隊の艦艇のほとんどを損失させるという海戦史上稀に見る圧倒的な勝利を収めた。この結果は和平交渉を拒否していたロシア側を講和交渉の席に着かせる契機となった。
日露戦争開戦時のロシア海軍は対日戦に備え、旅順およびウラジオストクを母港とする極東の太平洋艦隊を増強していたが、戦艦「オスリャービャ」の派遣が間に合わないなど準備は十分では無かった。ロシア指導部は本国に戻った「オスリャービャ」などの艦艇にバルト海方面に残っていた旧式艦と建造・調整中のボロジノ級戦艦4隻などを加え、艦隊を編成して極東海域へ増派することを決定した。司令長官にはジノヴィー・ロジェストヴェンスキー少将（後に中将へ昇進）、副司令官にはドミトリー・フェルケルザム少将が任命された。この新編成艦隊には「第2太平洋艦隊」の名前が与えられ、それまでの太平洋艦隊は第1太平洋艦隊と改称された。なお黒海艦隊はロンドン条約により黒海を出ることを禁止されており、仮装巡洋艦などを除いてこの遠征に加わることはできなかった。
当時、石炭補給が常に必要となる蒸気船からなる大艦隊を、水兵と武器弾薬を満載した戦時編成の状態で、ヨーロッパから東アジアまで回航するのは前代未聞の難事であった。さらに、航路は日本と日英同盟を締結していた上に、ドッガーバンク事件の影響で険悪となったイギリスの制海権下にあり、良質な石炭はイギリスが押さえていたため劣悪な質の石炭しか入手できる見込みはなかった。ロシアと露仏同盟を結んでいたフランスや、皇帝同士が姻戚関係にあったドイツ帝国も、日英同盟によって牽制を受け、中立国の立場以上の支援を行うことはできなかった。
遠征途中に旅順艦隊が壊滅した知らせが入ると、更なる増援としてニコライ・ネボガトフ少将を司令長官とする第3太平洋艦隊が編成された。
1904年（明治37年）10月15日、第2太平洋艦隊はリバウ軍港を出航した。10月21日深夜、第2太平洋艦隊は北海を航行中にイギリスの漁船を日本の水雷艇と誤認して攻撃し、乗組員を殺傷してしまう（ドッガーバンク事件）。これによってイギリスの世論は反露親日へ傾いた。以後第2太平洋艦隊はイギリス海軍艦隊の追尾を受け、これをしばしば日本海軍のものと勘違いして、将兵は神経を消耗させられた。
11月3日、タンジェで第2太平洋艦隊は喜望峰を回る本隊とスエズ運河を通過する支隊に分かれた。第2太平洋艦隊は戦艦でもスエズ運河を通過できる大きさで設計された艦のみで構成されていたが、実際には建造の不手際と追加資材の搭載による重量超過で喫水が当時のスエズマックスを上回ってしまい、かなりの弾薬や石炭を降ろさなければ通過できず余計に時間がかかるとみなされたためである。支隊はズダ湾で黒海から来た義勇艦隊の仮装巡洋艦と合流し、11月26日にはスエズ運河を通過して12月30日にフランス領マダガスカル島のノシベ () 港に入った。本隊は12月19日に喜望峰を通過し、翌1905年（明治38年）1月9日に支隊との合流を果たした。そこで知らされたのは1月1日に旅順要塞が陥落し、旅順艦隊の残存艦艇も事実上日本の手に落ちたことであった。これにより日本艦隊に対する圧倒的優位を確保するという当初の回航の目的は達成困難になり遠征を中止することも考えられ、艦隊は同地にしばらくとどまることになった。なおノシベで居座り続けていたわけではなく、ノシベから100km北のアンツィラナナ (Antsiranana)（1975年まではディエゴ・スアレス (Diego-Suárez) と呼ばれていた）にも停泊したという複数の記述がある。
ロシア海軍上層部は本国に残っていた艦艇で第3太平洋艦隊を編成し、日本艦隊と戦力を互角にすることで遠征を続行することを決定した。この知らせと制海権を奪回せよとの命令を受けたロジェストヴェンスキーは、現在の戦力では制海権の奪回は不可能で、第3太平洋艦隊は老朽艦で逆に戦力減であること、現在の戦力でウラジオストクに入り通商破壊に徹することが最良であると返答し、すぐに出航するべきであると説いた。2月15日に第3太平洋艦隊はリバウを出航したが、その知らせを聞いたロジェストヴェンスキーは病気と称して辞職を願ったが許されなかったという。3月16日、第2太平洋艦隊はノシベを出航した。インド洋方面にはロシアの友好国の港は少なく、将兵の疲労は蓄積し、水、食料、石炭の不足に見舞われた。4月5日にはマラッカ海峡に入り、4月14日にフランス領インドシナのカムラン湾に入り第3太平洋艦隊を待った。この時ロジェストヴェンスキーは本国に第3太平洋艦隊を待たずにウラジオストクへ急航したいと打電したが許可されなかった。4月21日にフランスより退去要求を受けたが、4月26日にの国際法違反にならない場所で投錨した。第3太平洋艦隊は3月26日にはスエズ運河を通過し、5月9日に第2太平洋艦隊と合流を果たした。
日本海軍の連合艦隊は、すでに1904年（明治37年）8月10日の黄海海戦でロシア太平洋艦隊主力の旅順艦隊に勝利し、8月14日の蔚山沖海戦でウラジオストク艦隊にも勝利したことで極東海域の制海権を確保していた。また旅順要塞の陥落（旅順艦隊の壊滅）の後、艦艇を一旦ドック入りさせるとともに、入念に射撃訓練を行い、バルチック艦隊の迎撃に専念できるようになっていた。
問題はバルチック艦隊をどこで捕捉迎撃するかである。ウラジオストクへの航路としては対馬海峡経由、津軽海峡経由、宗谷海峡経由の3箇所があり得た。3箇所すべてに戦力を分散すれば各個撃破されかねないと考え、戦力を集中していずれか1箇所に賭けた。とはいえ、バルチック艦隊が宗谷海峡を通過するためには、距離が遠いため日本本土の太平洋側沖合いで石炭を洋上補給する必要がある。津軽海峡は日本側の機雷による封鎖が厳重になされていた。このようなことから連合艦隊司令長官東郷平八郎大将は、バルチック艦隊は対馬海峡を通過すると予測し主力艦隊を配置するとともに周辺海域に警戒網を敷いた。1905年（明治38年）2月21日には連合艦隊旗艦三笠が朝鮮半島の鎮海湾に入り、同地を拠点に連合艦隊は対馬海峡で訓練を繰り返した。
日本側は戦闘予想海域を直交する等間隔の直線で区切り、その交点に数字を割り振っていた。また陸地が目標となるいくつかの地点を集合場所としてアルファベットで表示し（例：鎮海湾がC地点）、海峡を横切る6つの警戒線と通過する方向になる3つの幹線を設定し交点にアルファベット2文字の地点表示をつけた。
なお哨戒海域を碁盤の目のように細かく分画し、その一つひとつに哨戒用の艦船を配置したという話があり、軍籍船舶以外にも漁船まで動員した哨戒艦船73隻で行ったという。しかしそれに関する記述は戦史に存在しない。27日朝に哨戒を行っていたのは第3戦隊と第6戦隊所属の防護巡洋艦「和泉」、同「秋津洲」、及び仮装巡洋艦5隻とされている。また配置の基準も地点ではなく警戒線である。ジャンクを雇い入れ偽装下士卒を配置し、台湾周辺海域において漁業などを装いつつ監視を行うという指示は出されている。
5月14日、バルチック艦隊はバンフォン湾を出航した。5月19日にはバタン諸島付近でイギリス汽船「オールドハミヤ」を拿捕した一方、日本に向かっていたノルウェー汽船「オスカル」は臨検のみで解放した。バルチック艦隊は「オールドハミヤ」（乗員はロシア海軍の船員と交代）と仮装巡洋艦「テレーク」と同「クバーニ」を分離し、囮としてバラバラに宗谷海峡回りでウラジオストクに向かわせたが、これらは日本側に発見されずいずれもウラジオストクにたどり着けなかった。
連合艦隊は5月23日に日本へ到着した「オスカル」からバルチック艦隊と遭遇し、バルチック艦隊の士官から対馬海峡へ向かうと聞いたという情報を受け取ったが、19日以降の足取りはつかめていなかった。このときバルチック艦隊は長時間の演習や石炭の積み込み、さらには1隻の機関不調に時間を取られていたのだが、連合艦隊ではバルチック艦隊が太平洋から北海道へ向かった可能性も想定せざるを得なくなり、次第に焦り始めていた。22日ごろバルチック艦隊は宮古海峡を通過し東シナ海に入り対馬海峡通過は確実のものとなった。ここで日本の民間船に目撃されるがその通報は海戦より遅れた（久松五勇士参照）。24日に至り、東郷は大本営に対して相当の時期まで敵艦隊を発見できなければ渡島大島への移動をするという電報を送っている。25日に東郷は各司令官を集め軍議を行い、信号によって開封される移動のための密封命令を発し、さらに5月26日正午までに敵発見の情報が無ければ移動すると大本営に電報を送ったが、大本営はこれに行き違う形で慎重を期す旨の返電を送った（有線でいくつかの基地局を中継するため、送信から受電までに時間を要した）。第1艦隊と第2艦隊の大部分は加徳水道に残り、「三笠」は大本営との連絡がしやすいように鎮海湾に入った。
26日午前零時過ぎ、バルチック艦隊随伴の石炭運搬船6隻が上海に25日夕方に入港したという情報が大本営に入電した。運搬船を離脱させたのは、航行距離の長くなる太平洋ルートを通らないことの証明でもあった。この情報によって連合艦隊は落ち着きを取り戻し、対馬海峡でバルチック艦隊の到着を待った。もし運搬船の上海入港が1日遅れていたら、東郷は艦隊を北海道に向けていたかもしれない。
5月27日午前2時45分、九州西方海域にて、成川揆大佐を艦長とする連合艦隊特務艦隊仮装巡洋艦「信濃丸」がバルチック艦隊の病院船「オリョール」の灯火を発見した。信濃丸側は「オリョール」が汽船としか確認できなかったため、月明かりを利用して判別するために大きく回りこんで接近した。4時40分に300mまで近づいて病院船と確認してから臨検をしようとしたが、夜が明けつつあった4時45分、距離1,500m以内に航行中の艦影・煤煙を多数視認し、脱出を試みつつ敵艦隊らしき煤煙を発見と打電し、次いで4時50分に203地点で敵艦発見と打電している。「信濃丸」は脱出に成功し一度はバルチック艦隊を見失うも、再度発見して接触を保った。
近くの第三警戒線（中通島辺りから巨文島辺りを結んだ線）で哨戒任務に当たっていた第3戦隊と、「和泉」、「秋津洲」は信濃丸の電信を受けバルチック艦隊への触接のために動き出した。一番近くにいた「和泉」は6時45分にバルチック艦隊を発見し接触を保った。7時過ぎに「信濃丸」は近づいてきたバルチック艦隊の駆逐艦を避けるための行動中、さらに他に煤煙を認めたためバルチック艦隊と離れて調査に向かった。「和泉」はバルチック艦隊の右側で並航しそのまま7時間に渡り敵の位置や方向を無線で通報し続けた。
「信濃丸」は夜間とはいえ危険を冒してロシア艦隊に並航し観測を行い電波を発射し続けていたが、バルチック艦隊からは発見されなかった（当時は無線方位測定器の実用化以前）。
ロシア側からの記述では、「オリョール」乗員は午前5時すぎに汽船を認め、その後、朝靄の中にロストしている。曰く、「旗はよく見えなかったが、どうも胡散くさく――日本の哨戒船に相違なかった」。ロジェストヴェンスキーは、何もしなかった。午前6時ごろ船が現れ、接近してみると「和泉」だと判った。「和泉」はまる一時間ほど、ロシア艦隊と同じ針路で進んだ。受信機には暗号があわただしく入ってきた。ロジェストヴェンスキーは、砲を「和泉」に向けるよう命令したが、狙いをつけただけだった。（以下しばらく記述が続き、午前9時過ぎ、複数の日本艦の出現の記述の後）「ウラル」は600哩を交信できる（大出力の）無線機を具えていたのだが、「ウラル」からのロジェストヴェンスキー向けの通信妨害の許可を求める信号に対し「日本側ノ無電ノ邪魔ヲスルナ」と応答があり、通信妨害は行われなかった。ただし「信濃丸」の報告書には妨害電波を受けたという記述がある。
「信濃丸」の27日朝に送った通信文は「敵艦隊ラシキ煤煙見ユ」・「敵ノ第二艦隊見ユ 203地点」・「敵ハ對州東水道ヲ通過セントスルモノノ如シ（對州は対馬国の別称であり、對州東水道は対馬海峡東水道を指す）」・「敵艦隊15隻以上ヲ目撃ス」となっている。そのうちの前の3つは予め略符が決められており（地点表示は含まない）、カナ1文字を連続送信することとされていた。順番に「ネ」「タ」「ヒ」が割り振られており、「タタタタ」で「敵ノ第二艦隊見ユ」の意味となる。「敵ノ第二艦隊見ユ」の部分は「敵艦見ユ」と略されることが多いが、実際には敵艦発見報は第2太平洋艦隊・ウラジオストック艦隊（略符「ミ」以下同じ）・偵察巡洋艦（「ヨ」）・仮装巡洋艦（「レ」）・駆逐隊（「チ」）とで区別されていた。
この「信濃丸」の第2報である艦隊発見報の地点を456地点としている作品・文献があり、それは各望楼で記録された電報送達紙を集めた冊子にあったものを情報源に推測していると思われるが、それは翌28日早朝、対馬の北東の海域で「シソイ・ヴェリキー」を発見した時のものである。確かに暗号文（『タタタタ（モ四五六）「yr」セ』略符号を丸括弧で囲むのは電報業務の一般的慣習。最後の「セ」は不明）が記載されているものと訳文（『敵艦隊見ユ 456地点 信濃丸』）が記載されているものがあるが、その2枚は28日に記録された部分に収録されている他、日付も「二十八」と読め、記録場所も対馬北部に存在した大河内［おおかわち］望楼であると読める。第7戦隊の報告書でも28日6時45分に「敵ヲ発見ス456地點(?)」｛原文ママ、點は点の旧字体｝と記録されている）。訳文にも「456」に緑の文字で「?」とつけられている。456地点は益田市周辺の北側に当たり、受電文の456地点に「?」がつけられているのは容易に電波の届く位置ではないからと推測される。「信濃丸」が5時10分に445地点付近で仮装巡洋艦「八幡丸」と合流したという報告が極秘戦史に記載されているが、その元の報告書である戦時日誌では455地点と記載されていることから、実際には446地点とすべきであったと推測できる。なお第3報のものは1枚の電報送達紙に暗号文（『ヒヒヒ「yr」』）とその訳文（『敵ハ對州東水道ヲ通過セントスルモノノ如シ』）が記載されたものが残されている（記録場所は対馬南部に存在した神山［こうやま］望楼と思われる）。
5時5分頃、敵艦見ゆの報に接した第1・第2艦隊に「直ちに出港用意」が 下令され、6時頃、連合艦隊は出港を始めた。「三笠」は大本営に向け「敵艦隊見ユトノ警報ニ接シ聯合艦隊ハ直チニ出動、コレヲ撃滅セントス。本日天気晴朗ナレドモ浪高シ」と打電した（打電文の最後の「本日天気晴朗ナレドモ浪高シ」は秋山真之が書き加えた）。6時35分に「三笠」は先頭に立ち、7時10分、「三笠」は加徳水道を抜け外洋に出た。
対馬・尾崎湾にいた第3艦隊の大部分は5時34分に触接のため出航し、同地点にいた第2艦隊所属の第4駆逐隊もそれに倣った。「秋津洲」も合流した第3艦隊は10時頃バルチック艦隊を発見しその左前方につき「三笠」に向かって敵情報告を始めた。バルチック艦隊も、夜明けから「和泉」やその他の艦艇を確認していた。10時30分には第3戦隊も加わりバルチック艦隊の左真横について敵情報告を始めた。11時42分頃旗艦「クニャージ・スヴォーロフ」の掲げた「和泉」との距離を示す旗旒信号を発砲命令と誤認した後続の諸艦が第3戦隊に向け砲撃を行った。第3戦隊は16ノットに増速し砲撃を返しつつ距離を離した。やがてロジェストヴェンスキーが発砲を中止させ日本側もやめた。双方に1発の命中弾もなかった。第3戦隊は再び近づき、徐々に減速しながらバルチック艦隊の前に出ていった。
第4駆逐隊は第3戦隊がバルチック艦隊の前に出ていくとそれについていった。この時バルチック艦隊の第1戦艦隊は右八点正面変換（右90度逐次回頭）を行いさらに左八点一斉回頭により単横陣を形成しようとしたが途中で止めて単縦陣に戻った。ロジェストヴェンスキーは戦後の査問会で、日本艦が見えなくなった隙に第1・第2戦艦隊を一列横陣に展開しようとしたが第3戦隊が再び確認できたためその命令を途中で取り消した、と述べており敵主力に対する備えだったという。日本側は単横陣が第3戦隊と第4駆逐隊に対してのもの、特に駆逐艦が機雷を撒く危険に備えるものと解釈しており、2番艦と3・4番艦との挙動の違いから2番艦の戦艦「インペラートル・アレクサンドル3世」が信号を誤読して左八点一斉回頭ではなく逐次回頭を行い、3・4番艦は一斉回頭の動きから逐次回頭に修正したと判断している。
どちらにせよ12隻の単縦陣を形成していたバルチック艦隊の主力である第1・2・3戦艦隊は、第1戦艦隊の左側に少し遅れて第2・3戦艦隊が続くという中途半端な陣形となってしまった。ロジェストヴェンスキーはこれを元に戻すべく命令を下したが、「三笠」が姿を現したのはそれの完了より前であった。
「三笠」は沖ノ島付近での邀撃を目論み南下していたが、波が高く水雷艇の航行に支障をきたしていたため8時50分には水雷艇を三浦湾に退避させ、また連繋機雷の使用にも適さないとして10時8分に奇襲隊の解隊命令を出した。この頃から第3艦隊旗艦の防護巡洋艦「厳島」より敵情報告を受け取るようになったが、敵の位置は「和泉」のそれより西寄りであった。次いで第3戦隊旗艦の防護巡洋艦「笠置」からも報告があったが、敵の位置は「和泉」のものより東寄りであった。敵の位置は「和泉」のものが正確であったが、これは26日も波が強く艦がそれに流されていたことによるもので、修正も行われていたがその計算が合っていなかった。「和泉」が正確だったのは26日夜に一旦神ノ浦（若松島?）に退避していたためである。これによる混乱はあったがひとまず「厳島」の情報を元に動くことにしている。
13時15分、「三笠」は第3戦隊を発見し、第3戦隊もまた連合艦隊主力を視認してその後尾に回った。13時39分、南南西に航行していた「三笠」は北東微北の針路に進むバルチック艦隊を南西（ほぼ艦首方向）に視認し、三笠は戦闘旗を掲揚して戦闘開始を命令した。次いで13時40分、右に変針して北西微北へ向かった。これは敵を実際より西側に位置するとした「厳島」の情報で敵のほぼ正面に出てしまったため、反航時のバルチック艦隊との横距離を修正する動きと思われる。
13時55分、「三笠」は左に変針して針路を西にとった。その時、両艦隊の距離は約7海里（≒13,000m）。東郷は連合艦隊旗艦「三笠」へのZ旗（一説によれば「もう後がない」の意味）の掲揚を指示した。この時連合艦隊が使用していた信号簿ではZ旗は「皇国ノ興廃、コノ一戦ニ在リ。各員一層奮励努力セヨ」という文言が割り当てられていた。
14時02分、さらに三笠は左に変針して針路を南西微南にとり、第1戦隊はバルチック艦隊に対して間隔約6,000m（推定）で完全に敵の反対の針路に入り、そのまま反航戦を行うかのように装った。14時05分、距離8,000m、東郷は急角度で左に変針する指示を出し、14時07分に約150度で回頭を止め東北東へ針路を定めた。これは東郷による報告書では「敵の先頭を斜に圧迫し」とされている。
14時08分、「三笠」に続いて「敷島」が東北東に定針したその時、バルチック艦隊は砲撃を開始し「三笠」に攻撃を集中した。日本側はすぐには撃ち返さず、14時10分に「三笠」が距離6,400mをもって「クニャージ・スヴォーロフ」に向けて発砲を始めた。第1戦隊は回頭を完了した艦から発砲を始めた。第2戦隊は被害を抑えるために大回頭より前に右に変針し、敵からやや距離を取りつつ14時15分から回頭して完了した艦から発砲を始めた。
バルチック艦隊の第1・2戦艦隊は単縦陣への陣形変更を早く終えようとしたが、「三笠」が回頭し始めた時点で第1戦艦隊の殿艦である戦艦「オリョール」と第2戦艦隊の先頭艦である戦艦「オスリャービャ」が並走しており、陣形が整わないうちに砲撃を始めていた。すでに「クニャージ・スヴォーロフ」は「オスリャービャ」の前に割り込んでいたため、「オスリャービャ」は機関を停止せざるを、もしくは右に蛇行せざるを得なかったという。「クニャージ・スヴォーロフ」は左前方斜めにいる「三笠」の横正面になる形となったため右に変針し並航となるようにし、単縦陣を整えて同航砲撃戦に入った。
両艦隊はその後何回か浅い角度の右転針を行ったが、バルチック艦隊主力の速度11ノットに対して第1・2戦隊は15ノットであり、徐々に「三笠」が「クニャージ・スヴォーロフ」の左前方へ常に位置する形となった。
14時27分、第2戦隊所属の装甲巡洋艦「浅間」が被弾により舵機を損傷し戦列から離れた。しかしこれを除けば、連合艦隊は各艦の戦闘力を維持した。これに対してバルチック艦隊主力艦は多数の被弾により急速に戦闘力を失っていった。バルチック艦隊主力後方の艦は「三笠」へ向けて砲撃できなくなり、前方の艦も被弾で砲撃が減り被弾は峠を越えた。
14時35分、連合艦隊第1戦隊は東へ転針を行った。14時43分には東南東へ転針を行った。これによりウラジオストックへ向かおうとする同艦隊の北への進路も遮蔽していった。この間にも連合艦隊の砲弾は着実にバルチック艦隊各艦をとらえ、14時50分、「クニャージ・スヴォーロフ」と「オスリャービャ」は甲板上や艦内の各所で火災を起こしながら右へ大きく回頭して戦列から離脱した。オスリャービャは浸水が致命的になりつつあった。
この30分間の砲戦で、バルチック艦隊は攻撃力を甚だしく失った。
連合艦隊の第3・第4・第5・第6戦隊は大回頭に参加せずバルチック艦隊の後方を回り、14時45分に第3・第4戦隊が主力艦隊の右方にいたバルチック艦隊の巡洋艦・特務船に対する攻撃を開始した。
「クニャージ・スヴォーロフ」の急な右回頭は舵の故障によるもので、回頭を続けていた。「クニャージ・スヴォーロフ」に続くバルチック艦隊の2番艦、戦艦「インペラートル・アレクサンドル3世」の艦長ブフウオトフ大佐はすぐにこれを見抜き、事前の取り決めどおり自身が先頭に立つことを決め、東南東の針路を保持した。しかし「インペラートル・アレクサンドル3世」も集中砲火を受けて列外に出た。
14時55分頃、後を引き継いだ戦艦「ボロジノ」艦長セレブレーンニコフ大佐は左へ回頭し北へ変針し、第1戦隊の後を進む第2戦隊へ向けて突進する形を取り、そのまま行き過ぎた第2戦隊の後方をすり抜け北へ向かおうと試みた。
これに対応するため、東郷は第1戦隊に「左八点一斉回頭」（全艦左へ90度一斉に回頭）を命じ、第1戦隊は14時58分に各艦が変針を行った。
第2戦隊の上村はこれに一旦倣おうとしたが、「ボロジノ」が右に針路を変え南方へ逃走するのではないかと判断し、それを防ぐため変針せず直進を続け、第2戦隊は向かってくる敵艦隊をT字の形で攻撃した。また17ノットに速度を速めた。
「クニャージ・スヴォーロフ」の脱落後は「インペラートル・アレクサンドル3世」や「ボロジノ」がバルチック艦隊の針路を決めていたが、乗員が後の沈没時に「ボロジノ」の砲員1人を残して戦死したため、正確な航路やその意図を測ることは不可能になっている。この後の展開は第1戦隊と第2戦隊の報告が食い違ったものになっており、日本側の戦史では両方をそのまま掲載してしまっている。ただし海戦図として残されたのは第1戦隊のものが基礎となっている。また第2艦隊先任参謀であった佐藤鉄太郎はさらに異なった証言を残している。
この最中の15時7分あるいは同10分には「オスリャービャ」が沈没している。またバルチック艦隊の後方で離れて航行していた病院船「アリョール」と同「コストローマ」は、15時30分に仮装巡洋艦「佐渡丸」や同「満州丸」に捕捉され、臨検のため荒れた外海から三浦湾に移動させられた。
第1戦隊は、14時58分に「左八点一斉回頭」を行い北東に進む単横陣となったが、第2戦隊が敵との間に入り込んでしまったため砲撃を一旦停止した。15時5分に北方に進む敵の前面に出るため「左八点一斉回頭」を行い、装甲巡洋艦日進を先頭にした逆順単縦陣となり西北西に進み、15時7分に左舷戦闘を開始した。
北進を試みたバルチック艦隊主力は第1戦隊から4000m以下の近距離で砲撃を受けることになったため、「ボロジノ」が避けるように右へ回頭しバルチック艦隊主力は一時的に東進する反航戦の態勢となった。この頃「インペラートル・アレクサンドル3世」が先頭に復帰した。バルチック艦隊主力は北からの日本の艦隊の攻撃を避けるように東進から右へ右へ回頭を続け乱れた艦列をまとめ北進への隊列を整えようとした。
第1戦隊は反航戦を行いながら西北西への直進を続けた。この戦闘の終盤では、機関の調整によって操船の自由をある程度取り戻し北進する「クニャージ・スヴォーロフ」を発見し砲撃を加えたが、他の敵艦主力からは遠ざかりすぎて見失った。東郷は「クニャージ・スヴォーロフ」が既に戦闘力を失っていると判断し砲撃を切り上げ、残りの敵艦を追うことにした。「左八点一斉回頭」を2回行い、15時49分には「三笠」を先頭にした単縦陣に戻って北東へ針路をとった。
右へ回頭を続け南方に一旦逃れたバルチック艦隊は回頭を続けながら列の整頓を行い、再びウラジオストクを目指して北へ進んだ。「クニャージ・スヴォーロフ」は孤立したまま北東に針路を取り、主力の前方を進んだ。
14時58分に「左八点一斉回頭」を行い単横陣となった第1戦隊各艦の後尾を通過する第2戦隊は、バルチック艦隊に3,000mの距離で攻撃を加えた。バルチック艦隊は右へ変針したため第2戦隊もそれに倣って右折し南東へ進んだ。しかしバルチック艦隊は同航せず第2戦隊は次第に先行し距離が離れたため砲撃を中止し15時10分に「左16点逐次回頭」を行い15時16分に針路を西北西とした。15時20分に左舷側のやや前方を列を乱しながら北へ向かうバルチック艦隊に対し距離6,000mで砲撃を再開した。15時26分には距離3,000mまで近づいたが、濃霧と爆煙でバルチック艦隊を見失った。15時34分には左舷に「クニャージ・スヴォーロフ」を発見し、1,700mという至近距離で砲撃を加えたがほとんど反撃が無いことから砲撃を中止した。残りの敵主力艦隊は第2戦隊の後方から北側に抜けたと推測され、さらに前方に第1戦隊を発見したため、15時47分に右へ回頭して第1戦隊の左前方に入った。
1935年（昭和10年）に記録された「日露戦役参加者 史談会記録」による佐藤の証言によれば、「クニャージ・スヴォーロフ」は14時50分の段階でまだ列の戦闘にいて、そこから舵の故障で左折して後続の艦が列を乱したとしている。第2戦隊の「左16点逐次回頭」には触れているが、バルチック艦隊主力の行動については触れていない。
15時55分、第1戦隊は南方にバルチック艦隊の主力を発見し、16時1分に距離6,500mで砲撃を再開した。この戦闘は長く続かず、16時35分に第1戦隊が敵の北進に備え「左八点一斉回頭」を行った際にバルチック艦隊が南方へ逃れ、直進していた第2戦隊も敵を見失って終わった。第1・第2戦隊は敵を追って南に向かった。この間に「クニャージ・スヴォーロフ」は両艦隊の間に入り込んでしまい、さらなる攻撃を受けている。
第3・第4戦隊は反航戦から同航戦に移りつつ攻撃を繰り返し、16時20分には曳船「ルーシ」を撃沈し、仮装巡洋艦「ウラル」や工作艦「カムチャツカ」にも損害を与え脱落させた。第5・第6戦隊も攻撃に加わったが、16時40分に南下してきたバルチック艦隊主力の一部と遭遇し、巡洋艦「浪速」が浸水するなど被害を受けたため一旦退避した。この時にバルチック艦隊は主力と巡洋艦・特務船が合流し、北へと針路を変えた。また第3戦隊旗艦の巡洋艦笠置は15時7分ごろ水線部に受けた損傷で浸水がひどくなり、18時に油谷湾で修理を行うため離脱した。これには護衛と第3戦隊司令官出羽重遠の移乗のため巡洋艦「千歳」が同行し、巡洋艦「音羽」、同「新高」は臨時に第4戦隊に合流した。
「クニャージ・スヴォーロフ」は上部構造物のほとんどを破壊され海上を漂うようにしていたが、17時30分頃駆逐艦「ブイヌイ」がこれを発見、ロジェストヴェンスキーや幕僚らを移乗させて他の艦を追った。ロジェストヴェンスキーは頭部に負傷を負って意識を失いかけており、指揮権をネボガドフに譲った。「クニャージ・スヴォーロフ」はその後も攻撃を受け、最終的に第5戦隊に随伴していた第11艇隊の魚雷により19時20分、沈没した。またそれより先の19時ごろ、その周辺に漂流していた「カムチャツカ」は第4戦隊などの攻撃により沈没している。
第1戦隊は17時28分には南進を続ける第2戦隊と分離して北北西に向かった。第1戦隊は17時40分ごろには孤立していた「ウラル」を撃沈した。さらに17時57分、ほぼ同方向に進むバルチック艦隊を発見して砲撃を再開した。
この時のバルチック艦隊のうち、「クニャージ・スヴォーロフ」と「オスリャービャ」を除いた主力艦10隻は「ボロジノ」を先頭としてそれに「オリョール」が続き、損害の大きな「インペラートル・アレクサンドル3世」などが後方に回っていた。第1戦隊は当初「ボロジノ」に攻撃を集中し、爆煙で照準が困難となったあとは主に「オリョール」を狙った。この際は距離が詰まらず、18時45分以降、第1戦隊は主砲のみでゆっくりとした射撃を行った。19時頃には「インペラートル・アレクサンドル3世」が大きく左へ列外に出てから沈没した。それに後続して列外に出た海防戦艦「アドミラル・ウシャーコフ」、戦艦「ナヴァリン」、同「シソイ・ヴェリキー」、一等巡洋艦「アドミラル・ナヒーモフ」はそのまま南方に逃走しようとしたが、敵艦が見つけられなかったために北上してきた第2戦隊を発見して再び北へ向かった。しかし残りの主力艦と合流しきれず、夜間に四散して各個撃破された。日没を迎えた後も砲戦は続いたが19時10分に「三笠」は砲撃を中止し、後続の各艦もそれに倣い19時20分に砲戦が終了した。しかしその時、「ボロジノ」は最後の被弾が弾薬に引火し2回の大爆発を起こし転覆、沈没した。日本側はこの27日昼間の戦闘を一まとめに第1合戦としており、以降の戦闘にも発生順に数字をつけている。
連合艦隊の戦艦・巡洋艦は翌日の戦闘に備え鬱陵島に向けて移動を開始し、昼間は所属戦隊に付随していた駆逐隊と水雷艇隊は、日没に備えてバルチック艦隊の周囲に接近し、完全に暗くなると北・東・南の三方から次々と襲撃に移った。
「オリョール」とその後続艦3隻はその行方をくらますため「左8点一斉回頭」を行い、20時にはネボガトフ乗艦の「インペラートル・ニコライ1世」を嚮導として無灯火航行に入り再び北へ向かった。しかしバルチック艦隊の一部の艦艇はサーチライトを使って夜襲部隊に対して迎撃しようとし、相手に対して目標を作ってしまった。
連合艦隊の駆逐隊と水雷艇隊は一部の隊を除き攻撃に移ったが、中には衝突したり目標を見失ったりしたため攻撃できなかった艦もある。結局総計で魚雷54個を発射し、連繋水雷8群連（1群連につき4個）を投下したが、使用時間の遅い連繋水雷を除いてどれが命中したかははっきりしていない。
バルチック艦隊はこの襲撃で「ナヴァリン」が沈没し、「シソイ・ヴェリキー」、「アドミラル・ナヒーモフ」、一等巡洋艦「ウラジミール・モノマフ」が損害を受けた。このうち「シソイ・ヴェリキー」に命中したものは、他より遅らせて攻撃した第4駆逐隊が28日2時30分ごろに投下した連繋水雷6群連のものと推測されている。損傷した3隻はウラジオストク行きをあきらめ、自沈のため対馬へ向かった。日本側も無傷とはいかず、駆逐艦「暁」と衝突した水雷艇「第69号艇」（第1艇隊）と、敵艦からの砲撃を受けた水雷艇「第34号艇」（第17艇隊）、同「第35号艇」（第18艇隊）の水雷艇3隻が沈没している。他に駆逐艦「夕霧」と同「春雨」も衝突事故を起こして共に小破した（第2合戦）。
第4駆逐隊を除いて夜襲は0時前に終了したが、「インペラートル・ニコライ1世」に続行するのは、「オリョール」、海防戦艦「ゲネラル・アドミラル・アプラクシン」、同「アドミラル・セニャーヴィン」、二等巡洋艦「イズムルート」の4隻のみとなってしまった。
28日の夜明け、連合艦隊の戦艦・巡洋艦からなる各戦隊は第7戦隊を除き各々鬱陵島に向かっていた（第2戦隊は第1戦隊に続行し、第3戦隊は分散しており第4戦隊は前日からの臨時6隻編成であった）。4時50分、北上中の第5戦隊が「インペラートル・ニコライ1世」など5隻を発見し、以後接触を保った。第4戦隊も接近して敵艦隊であることを確認し、各戦隊に知らせた。この艦隊の陣容を知らされた東郷はこれを敵残存艦の主力であると判断し、第4戦隊に接触を保つことを命じ第1・第2戦隊をこれに向かわせた。
第6戦隊も加わった第4・第5戦隊は南方から敵を追っており、第1・第2戦隊は9時30分に「インペラートル・ニコライ1世」などを発見し、北方から敵の前面をさえぎって包囲した。10時30分、距離8,000mをもって第1・第2戦隊は射撃を開始した。
10時34分、ネボガトフの指示により「インペラートル・ニコライ1世」は白い旗を掲揚し降伏の意を示したが、戦時国際法で必要な機関停止をしていなかったため、連合艦隊は砲撃を続けた。10時53分にネボガトフも機関を停止しなければならないことに気づき、機関は停止された。連合艦隊もこれを受けて砲撃を中止した（第4合戦）。
日本側は第1・第2戦隊の各艦がこの4隻の捕獲に当たった。しかし「インペラートル・ニコライ1世」の前方を進んでいた「イズムルート」はこれに従わず、東方へ逃走を図った。出羽が移乗して油谷湾より急ぎ戻ってきた「千歳」や第6戦隊がこれを追ったが、速力が及ばず逃走を許した。「イズムルート」は東から大きく迂回してウラジオストクに向かったが、ロシア沿岸で座礁して爆破の上放棄された。
これより先の夜明けごろ、「千歳」は北上の際に単艦で行動していた駆逐艦「ベズプリョーチヌイ」と遭遇し、居合わせた駆逐艦「有明」とともにこれを攻撃、撃沈した（第3合戦）。
第4戦隊は包囲運動中、二等巡洋艦「スヴェトラーナ」と駆逐艦「ブイスツルイ」を発見し、「音羽」と「新高」がこれを追って攻撃した。「スヴェトラーナ」は撃沈され（第5合戦）、「ブイスツルイ」は途中で分離したが「新高」と途中で加わった駆逐艦「叢雲」に追われ、逃走をあきらめて朝鮮半島沖に艦を擱座させ乗員脱出後に爆破処分とした（第6合戦）。
「シソイ・ヴェリキー」、「アドミラル・ナヒーモフ」、「ウラジミール・モノマフ」は対馬周辺で沈没し、乗員は日本側に救助された。「ウラジミール・モノマフ」には駆逐艦「グロームキー」がついていたが、駆逐艦「不知火」と水雷艇「第63号艇」に追撃され、蔚山沖にて降伏した。日本側はこれを捕獲しようとしたがそのまま沈没した（第7合戦）。
「アドミラル・ウシャーコフ」は27日夜に洋上で停止して修理を行ったため大きく遅れており、単艦で北上していたが14時ごろ、「インペラートル・ニコライ1世」などの捕獲作業中だった日本側に発見されてしまった。日本側は装甲巡洋艦「磐手」と同「 八雲」が捕獲作業を中断してこれを追った。「アドミラル・ウシャーコフ」に近づいた「磐手」は降伏を勧告したが、「アドミラル・ウシャーコフ」はこれに従わず17時30分に砲撃を開始し、18時10分には抵抗をあきらめ自爆して沈没した（第8合戦）。
ロジェストヴェンスキーを乗せて北上していた「ブイヌイ」は機関の故障や石炭の欠乏により、ウラジオストクへ到着することが困難になってしまった。28日の夜明け、一等巡洋艦「ドミトリー・ドンスコイ」と駆逐艦「ベドヴイ」、同「グローズヌイ」と合流できたため、ロジェストヴェンスキーは「ベドウイ」に移乗し「グローズヌイ」とともにウラジオストクへ向かうことにした。しかし14時15分、所属隊から離れ故障の修理と補給のため蔚山に寄港（補給用に仮装水雷母艦「春日丸」がいた）してから鬱陵島に向かっていた駆逐艦「漣」と同「陽炎」によって発見された。「ベドウイ」と「グローズヌイ」は逃走したが16時30分、「ベドウイ」が遅れ始め16時45分には距離4,000mで「漣」と「陽炎」が砲撃を開始した。「グローズヌイ」は逃げつつ応戦したが、「ベドウイ」は機関停止を行い降伏した。「漣」はこれをロジェストヴェンスキー司令官とともに捕獲した。「グローズヌイ」は「陽炎」の追撃を振り切り、数少ないウラジオストック到着組の1つとなった（第9合戦）。
「ドミトリー・ドンスコイ」は「ベドウイ」と別れた後、「ブイヌイ」を撃沈処分してウラジオストクに向かったが、17時50分に鬱陵島付近で第4戦隊に発見された。さらに「音羽」と「新高」も迫ってきたため「ドミトリー・ドンスコイ」は自沈するために鬱陵島へ向かった。「ドミトリー・ドンスコイ」は日没までの砲撃と夜間の駆逐艦による攻撃を迎え撃った上で深夜に退艦・自沈作業を行っており、翌朝日本側が放棄された艦を発見して捕獲作業に入る前に沈没した（第10合戦）。
27日夜、一等巡洋艦「オレーク」、同「アヴローラ」、二等巡洋艦「ジェムチュク」、駆逐艦「ボードルイ」、同「ブレスチャーシチー」の5隻はまとまって航行していたが、途中でウラジオストクへの直行をあきらめ南シナ海方面へ戻った。しかし「ブレスチャーシチー」は前日の被弾が原因で28日朝に沈没してしまい、「ボードルイ」が残ってその乗員を救助したが、「ボードルイ」は「オレーク」などとは再合流できなかった。「オレーク」など3隻は6月3日にマニラへ入港してアメリカに抑留された。「ボードルイ」は燃料の欠乏により数日間漂流していたが、イギリス船に曳航を依頼して6月4日、上海へ入港して清に抑留された。また輸送船「スヴィーリ」は5月29日に、水雷母艦「コレーヤ」は5月30日に上海へ入港して清に抑留された。
輸送船「イルツイシ」は損害のため島根県沖まで逃れ、28日に船は放棄され29日朝に沈没した（イルツイシ号投降事件）。輸送船「アナディリ」は消息不明となっていたが6月27日にマダガスカル島へ到着し、そのまま本国へ戻っている。
バルチック艦隊はこの海戦によって戦力のほとんどを失った。ウラジオストクに到着したのは「陽炎」の追跡を振り切って30日に到着した「グローズヌイ」と、28日以降日本側に発見されなかった二等巡洋艦「アルマース」（29日到着）、駆逐艦「ブラーヴイ」（30日到着）の3隻のみであった。
病院船である「アリョール」と「コストローマ」は臨検の結果、「アリョール」に「オールドハミヤ」の乗員4名が拘留されていたことによって条約違反とされ、「アリョール」は拿捕されて「楠保丸」として日本海軍に編入された。「コストローマ」は問題が無かったため解放されて本国へ帰還している。
バルチック艦隊の艦船の損害は沈没21隻（戦艦6隻、他15隻、捕獲を避けるため自沈したものを含む）、被拿捕6隻、中立国に抑留されたもの6隻で、兵員の損害は戦死4,830名、捕虜6,106名であり、捕虜にはロジェストヴェンスキーとネボガトフの両提督が含まれていた。連合艦隊の損失は水雷艇3隻沈没のみ、戦死117名、戦傷583名と軽微であり、大艦隊同士の艦隊決戦としては現在においてまで史上稀に見る一方的勝利となった。
当時鎖国が解けてから50年ほどしか経っておらず、列強と異なり植民地もない、欧米から遠いアジアの小さな新進国と見られていた日本の、大国ロシアに対する勝利は世界を驚かせた。また海戦の結果、極東海域における日本海軍の制海権が確定した。ロシア軍にとっては、満州で対峙する日本軍の補給を断つことで戦争に勝利できる可能性が消滅した。1905年3月の奉天会戦でロシア陸軍主力の撃滅に失敗した日本にとって海戦での決定的勝利は和平交渉の糸口となり、ポーツマス講和会議への道を開くことになり、その後の列強五大国入りに繋がった。しかし、あまりに劇的かつ英雄的なこの勝利の経験が以後の日本海軍から戦略的柔軟性を奪い、第二次世界大戦において航空機の有効性をいち早く見出しながら、大艦巨砲主義による決戦思想から脱却しきれずに敗北を重ねる遠因ともなった。
ロシア側の6,000名以上の捕虜は、多くが乗艦の沈没により海に投げ出されたが、日本軍の救助活動によって救命された。また対馬や日本海沿岸に流れ着いたものも多く、各地の住民に保護された。日本は戦時国際法に忠実であり、国際社会に日本は文明国であるとアピールするためにも戦時法遵守が末端の小艇の水兵にまで徹底されていた。ロシア兵捕虜は、日本国民が戦時財政下の困窮に耐える中、十分な治療と食事を与えられ、健康を回復し帰国した。軍法会議での処罰を恐れる士官は日本にとどまることもできた。日本の戦時国際法の遵守には世界各国から賞賛が寄せられた。
負傷し捕虜となったロジェストヴェンスキーは長崎県佐世保市の海軍病院に収容され、東郷の見舞いを受けた。東郷は軍服ではなく白いシャツという平服姿であった。病室に入るとロジェストヴェンスキーを見下ろす形にならないよう、枕元の椅子にこしかけ、顔を近づけて様子を気遣いながらゆっくり話し始めた。この時、極端な寡黙で知られる東郷が、付き添い将校が驚くほどに言葉を尽くし、苦難の大航海を成功させたにもかかわらず惨敗を喫した敗軍の提督を労った。ロジェストヴェンスキーは「敗れた相手が閣下であったことが、私の最大の慰めです」と述べ、涙を流した。ロジェストヴェンスキーは回復して帰国し、1906年軍法会議にかけられたが、戦闘中に重傷を負い指揮権を持っていなかったとして、無罪となり60歳まで生きた。
日本では、5月27日は海軍記念日に制定された。海軍記念日は1945年（昭和20年）を最後に廃止されたが、現在でも日本海海戦記念式典が毎年開催されている。2005年（平成17年）5月には対馬市、横須賀市などでそれぞれ日本海海戦100周年記念の式典や大会が開催され、対馬市では海戦後初の合同慰霊祭が行われた。
ニューヨーク・タイムズは日本海海戦で「日本艦隊がロシア装甲艦12隻を沈めた」の一報が届いたとき、黄色人種が白人に勝つはずはない、一報が間違っていると断じて「ロシア艦の水兵が反乱を起こしキングピンを抜いた」という嘘を載せた。
バルチック艦隊は33,340キロもの長大な距離を1904年（明治37年）10月15日から1905年（明治38年）5月27日まで半年以上航海を続けた。初めての東洋の海への不安、旅順艦隊を撃破した日本海軍への恐れは水兵の間に潜在的に蔓延していた。カムラン湾出航後はウラジオストクまで寄港できる港がないことから、各艦は石炭を始め大量の補給物質を積み込んでいた。このためただでさえ実際の排水量が設計上の排水量をかなり超過しているロシア戦艦はさらに排水量が増えてしまい、舷側装甲帯の水線上高さの減少や、復原力の低下に繋がり、日本海海戦における各戦艦のあっけない沈没の大きな要因となった。
長期の航海では船底についた貝やフジツボが船足を落とす。当時の軍艦は2か月に1回程度は船底の貝を落としていた。これは本格的にはドックに入らなければできない作業であったから、長い航海の間にバルチック艦隊は徐々に最高速度を落としていった。
また、燃料の石炭も十分な無煙炭を確保できなかった結果、艦自体のスピードの低下や、もうもうと吐く黒煙によって艦隊の位置を知られてしまう失態を演じてしまった。
当時のロシア社会は、貴族の上級士官が庶民の水兵を支配するという構造的問題を抱えていた。上官と兵士ではなく、主人と奴隷のような関係の軍隊は、ときに対立や非効率を産んだ。水兵の中にもロシア革命にも繋がる自由思想の芽が育ち始めた時期で、無能な高級士官への反発が戦う意義への疑問を産み、士気を削いでいた。結果、サボタージュが頻繁に見られた。
ロシア海軍の水兵の内、優秀な者は太平洋艦隊と黒海艦隊に集められており、バルチック艦隊の水兵の質は最も低かった。航海前に多くの新水兵を乗せたが、マダガスカルでの長期滞在中など、十分に戦闘訓練を行ったものの目的が明らかでなく「訓練のための訓練」となってしまって実戦に有効でなかった。
バルチック艦隊主力艦のボロジノ級戦艦の中には、完工しておらず工員を乗せたまま出港した艦もあった。ロシア艦は家具調度品や石炭などの可燃物を多く積んでいた。当時の艦艇は木造部分が多く、浸水よりも火災で戦闘不能になることが多かった。鹵獲されたものの沈没は免れた戦艦「オリョール」では乗員達が自主的に木製家具の処分などを行ったが、撃沈された戦艦「アレクサンドル3世」などでは「居心地が悪くなる」などの理由で木製品の処分が行われずそれが明暗を分けたとも考えられる。
バルチック艦隊司令部は長い航海の終わりに疲れきった状態での戦闘を避けるべく、終始、守勢の行動を採った。また「ウラジオストクに一目散に逃げ込んで、十分な休養の後に日本艦隊と対峙しよう」という考えも決戦の勢いを鈍らせた。結果、自艦隊に有利な状況での先制攻撃の決心を欠き、チャンスを生かせなかった。ロジェストヴェンスキー提督が規律を重んじすぎる性格で、各艦の勝手な発砲に過敏なほど嫌悪感を示した影響も大きい。
後年、東郷は緒戦でバルチック艦隊の隊形の不備を指摘して「ロシアの艦隊が小短縦陣（2列縦列）で来たのが間違いの元だったのさ、力の弱い第二戦艦隊がこちら側にいたから、敵が展開を終えるまでに散々これを傷めた。あのときもし、単縦陣で来られたらああは易々とならなかったろう」と述べている。
海戦当日の気象は、「天気晴朗ナレドモ浪高シ」とあるように、風が強く波が高く、東郷らの回り込みによって風下に立たされたバルチック艦隊は、向かい風のために砲撃の命中率がさらに低くなった。乾舷を高く設計したロシアの艦艇は、波が高いと無防備の喫水線以下をさらけ出すことになり、魚雷1発で撃沈されたとする見解もある（公式記録では戦艦富士の主砲弾が命中し転覆したことによるものとされている）。しかし、ボロジノ級戦艦はどれも計画排水量を大幅に超過しており、水線甲鉄はほどが水中に没し、一番厚い部分の上端は水面下にあったため、どのような荒天であったとしても水線装甲下を水面上にさらけ出すとは到底考えられない。また、本級の缶室配置では中央隔壁を原因とする片舷浸水とそれによる遊動水の存在により、一定以上の浸水が起きると転覆しやすかったとされている。
また、日本近海の航海経験が有るロジェストヴェンスキーは｢ロシア艦隊が台風の直撃を受けたら、戦わずして過半の喪失もあり得る｣と認識しており、台風の直撃を受けにくい対馬海峡を突破する航路を決断した一因となっている。
東郷平八郎は、指揮能力、統率能力も秀でていた。最前線で敵の動向に瞬時に対応する陣頭指揮を行いつつ、幕僚を戦艦「三笠」で最も安全な司令塔に移動させ、自分が戦死した後の速やかな指揮権継承を保障するなどの指揮をとった。東郷は旅順封鎖の期間中も演習を行い、十分に艦隊の練度を上げていた。直前の黄海海戦などの戦闘経験と、その勝利によって士気も高かった。また、黄海海戦の教訓を十分に活かした。複数の艦を同時に自由に反転させるなどの様々な艦隊運動を思いのままに行うことができた。このため、逃げ回るバルチック艦隊の風上に常に回り込み、艦隊を維持しながら砲撃を加え続けることができた。
連合艦隊司令部は第1艦隊参謀秋山真之、第2艦隊参謀佐藤鉄太郎を参謀に擁し、上層部もその意見を重用しつつ、組織的、有機的に、最善の判断を行うよう常に努力した。また、各艦隊司令官・各艦艦長は必要に応じて独自の判断で行動する能力を持ち、高速巡洋艦からなる第2艦隊には猛将といわれた上村提督が任命されるなど適材が適所に配属されていた。
秋山真之参謀が立てたバルチック艦隊を全滅させるための迎撃作戦計画。「天気晴朗なれども波高し」の電報で、大本営は、第一段が行われないことを理解した。実際には、第二段と第三段のみでバルチック艦隊を殲滅した。
連合艦隊は秋山参謀と東郷司令長官の一致した意見によって、敵前の大回頭と丁字戦法を実施することを考えていたが、黄海海戦での失敗を受けて連携水雷作戦を海戦で使用することを決めた。しかしそれも当日の荒天により使用が不可能になると、敵前逐次回頭という敵の盲点を衝くことと、連合艦隊の優速を活かし、強引に敵を並航砲撃戦に持ち込む方法に切り替えた。
当時の海戦の常識から見れば、敵前での回頭（しかも2分余りを費やしての150度もの回頭）は危険な行為であった。実際、回頭中はともかく、その後の同航戦中は旗艦であり先頭艦であった三笠は敵の集中攻撃に晒され、被弾48発の内40発が右舷に集中していた。しかし、一見冒険とも思える大回頭の2分間には、日本海軍の計算が込められていた。それは次のようなものである。
また、前述の旅順封鎖中などの艦隊訓練により東郷は、各艦の速度・回頭の速さなどの、いわゆる「癖」を見抜いており、これが敵前大回頭を始める位置を決めるのに役立った。
こうして敵前回頭は行われたが、実際の海戦ではその後の両艦隊は並列砲戦に終始し、今まで言われているような「日本側は丁の字もしくはイの字体形に持ち込み丁字戦法を行った」という事実はなかった。日本側はウラジオストクに逃げ込もうとするロシア艦隊に同航戦を強要し、かつロシア艦隊より前に出ることはできたが、相手の進路を遮断することはできておらず、このため現場のどの部隊も「日本海海戦で大回頭後に丁字（もしくはイの字）体形になった」とは思っておらず、一次資料の各部隊戦闘詳報にも公判戦史にも書かれていない。ところが海戦直後の新聞紙面で初めて「丁字戦法」のことが触れられ世間に広まり、一次史料にはどこにも書いていないのに、やったかのようになってしまった。
第5駆逐隊司令の鈴木貫太郎中佐（後の第42代内閣総理大臣）が行った、駆逐艦や魚雷艇で敵艦に全力で接近して行う魚雷夜間攻撃法。探照灯で照らし出され、砲火を浴びせられながら攻撃する夜戦法で、暗闇が前提なため味方同士が衝突事故を起こす危険があり、実現するために、猛訓練を行った。その結果、戦艦「クニャージ・スヴォーロフ」、「シソイ・ヴェリーキー」、「ナヴァリン」、装甲巡洋艦「アドミラル・ナヒーモフ」、「ウラジミール・モノマフ」を一夜で撃沈するなど戦果を挙げ、バルチック艦隊にとどめの打撃を与えた。遠距離からの魚雷攻撃が当たり前だった当時の魚雷戦術に衝撃をもたらした新戦法。旅順港閉塞作戦で魚雷を発射する距離が遠すぎて戦果を挙げられなかった教訓を基にしている。
連合艦隊は大口径砲の門数で劣っていたため射撃精度とともに速射も重視していた。
連合艦隊は発砲しても煙が少なく視界が遮られないので速射に有利なコルダイト（硝酸エステル系無煙火薬）を英国より輸入し、また訓練の成果により発射速度においてバルチック艦隊を上回った。一方、バルチック艦隊の戦艦の主砲は新型砲塔を搭載していた戦艦「クニャージ・スヴォーロフ」の物を除いて砲塔の構造上の問題などから発射速度が遅く、遠距離砲戦で命中弾を期待するのは難しかった。また旧式艦の一部は褐色火薬を発射薬に使用していたために黒煙によって視界が遮られ、さらに発射速度が遅くなった。
日露戦争以前の砲戦では各砲が勝手に発砲していた。この方法は砲が小さく射程が短い時代は有効であったが、砲が大型化し射程が伸びるにつれて、着弾が判りにくいこと、（すなわち上がっている複数の水飛沫のうちどれが自砲から発した砲弾によるものか判別できなくなる）発射の衝撃で船体が揺れ照準が狂うこと、弾着までの目標の移動による射撃諸元の算出困難などの問題が生じていた。
日露戦争で日露両海軍は、艦橋から射撃諸元（目標方位、苗頭、仰角）と発砲命令を射撃通信用の電気式通信装置および時計の文字盤を真似た指示盤、およびラッパ、伝声管で伝えて砲撃を行った。これにより連合艦隊では、事前の訓練の成果もあって高い命中率を記録した。対するバルチック艦隊では、訓練不足の上に指揮を執るべき砲術士官が次々に戦死、負傷したため従来通りの砲戦指揮（独立撃ち方）を用いざるを得ない事態となった。
なお、全砲統制下による斉射戦術が行われたとよく述べられるが当時の射撃指揮装置では前後の主砲塔の砲撃のタイミングを合わせることは不可能である。もちろん砲塔毎に砲撃のタイミングを合わせる斉射は行われたが、砲塔の技術上の問題により斉射を行うと著しく発射速度が落ちる（命令の伝達に時間を要し、目標は秒単位で位置を変えるため、着弾時には目標位置からすでに移動してしまう）こととなるので近接していて命中が確実な場合以外は絶対に行ってはならないとなっていた。また上記のようにジャイロコンパスが発明されていない以前では目標までの距離情報以外は有効に活用することはできなかった。
一方バルチック艦隊では、前述の通り従来通りの砲戦指揮（独立撃ち方）を用いざるを得ず、さらに旧式戦艦などは黒色火薬による黒煙によって視界が遮られ砲側観測が満足に行えなかった。このため正確さを欠いたままの連続射撃しか行えず低い命中率に止まった。なお、日露戦争後にイギリスで斉射戦術に特化した新型戦艦ドレッドノートが開発される。
連合艦隊は常に速力・火力が同じ2隻が1組となって敵と対峙し、2対1の優位な状態で戦えるようにしていた。連合艦隊は同種の艦をグループにまとめるように留意しており、第1艦隊は砲戦力、第2艦隊は機動力、第3艦隊は旧式艦としてはっきり運用の仕方を分けていた。このため、艦隊運動による効率的な攻撃、追撃、退避が可能になり、バルチック艦隊を逃さない追撃戦を行えた。バルチック艦隊は速力の速い艦と遅い艦が混在した艦隊編成をとっていた。
当時の艦砲は徹甲弾であっても威力が小さく敵艦の装甲を貫通できないことが多かった。榴弾も信管に問題があり、敵艦に命中しても爆発しない不発弾が多かった。連合艦隊は徹甲弾による装甲の貫通よりも榴弾による上部構造の破壊を狙い、信管に伊集院五郎少将の開発した伊集院信管を採用した。この信管は鋭敏で、ロシア艦の装甲面で破裂した砲弾は下瀬火薬の特性によって火災を発生させ、上部構造を殲滅し無力化させた。
ロシアの砲弾は徹甲弾なので、煙突などに当たると穴を空けてそのまま突き抜け反対側の海中に落下する。しかし日本の砲弾は瞬発式で、鋭敏に起爆した。バルチック艦隊に下瀬火薬の豪雨を一方的に浴びせたことが、ワンサイドゲームの一因とされる。またロシアの砲弾は高初速軽量弾であったため遠距離の砲戦となると威力が著しく減衰した。
ただ、伊集院信管はあまりに鋭敏なため、膅発事故の原因と疑われることもあった。「膅発」とは、連続射撃を経た砲身が赤熱することによって、発射時に砲弾が砲身内で爆発する事故で、第一次世界大戦直前に防止装置が発明されるまでは発生確率は高かった。日本海海戦では「三笠」、「日進」、「オリョール」で膅発が発生した。後の連合艦隊司令長官山本五十六（当時は高野姓）は少尉候補生として「日進」に乗り組んで海戦に参加したが、この膅発に巻き込まれ、左手の指2本と右足の肉塊6寸 (≒ 18cm) を削ぎ取られる重傷を負った。
現在ではこの膅発は伊集院信管が原因ではなく、砲弾炸薬の問題であるとする説が一般的である。当時の技術では大きな砲弾に炸薬を溶填した場合に気泡を取り除く技術が不完全だったため内部にホットスポットが出来やすく、そのために砲弾を発射した衝撃で低速爆轟が生起したために自爆したと考えられている。
連合艦隊は砲弾の炸薬に下瀬火薬を導入した。これは当時炸薬の主流であった黒色火薬より爆速が速く、命中時の破壊規模は当時の火薬常識を超え、ロシア艦の構造物は粉々に破壊された。下瀬火薬の爆速は、現在のTNT火薬の爆速 6,900m/秒を上回る7,350m/秒であり、この爆速で破壊されたロシア艦の姿から、戦後、日本に謎の下瀬火薬ありと諸外国から恐れられた。さらに、下瀬火薬はその高熱によってペンキなどの可燃部全てを燃やし、粉々に破壊した甲板を火の海にした。
下瀬火薬は海軍技師の下瀬雅允がフランスのピクリン酸を主成分とする「メリニット」火薬を分析・コピーしたものであるとされている。しかし、当時の火薬技術は国家機密でその詳細を日本が入手することは困難であり、下瀬自身も独自開発を主張している。ヨーロッパではメリニットの高感度性と毒性を嫌って使用されなかったが、日本海軍では爆発事故の可能性には目をつむって砲弾の威力を優先した。下瀬は爆発事故で重傷を負いながらも研究を行い、弾体の内部に漆を塗ると鉄とピクリン酸の反応を防げることを発見、これを実用化して砲弾を完成させた。しかし日本海軍には砲弾を長期間保管したときの安全性を検証する余裕がなかったため、日露戦争後に戦艦「三笠」の爆発沈没事故を始め何度も爆発事故を起こし、多数の死傷者を出したといわれている。
秋山真之参謀は、無電に理解のないトップに3回も上申を繰り返し、木村駿吉博士の研究によって完成した三六式無線電信機を1903年（明治36年）に制式採用させた。しかも、島津源蔵が日本初の鉛蓄電池の開発に成功したため、三六式無線電信機は日本海海戦で十二分に活躍可能となった。当時、無線電信技術はグリエルモ・マルコーニが1894年頃に発明したばかりだったが、日本海軍は、いち早く世界トップレベルの通信力を整備したのである。バルチック艦隊の司令部はなぜか無線妨害を行わなかった。三六式無線電信機は、信濃丸によるバルチック艦隊発見の報告や、戦闘中の各艦の情報交換に活用され、戦況を有利に導いた。この三六式無線電信機は安中電機製作所（現アンリツ）の製品であり、蓄電池は島津製作所の製品、受信機の継電器はイギリス製であった。
一方、ロシア側ではマルコーニとほぼ同時期にアレクサンドル・ポポフが無線電信を発明していたが、海軍上層部が先見性に欠けていたために普及が遅れていた。この無線電信の分野でも日露両国は明暗を分けることとなった。
無線通信を駆使した日本海軍の戦術は、現代ではネットワーク中心の戦いの初適用例とされる
日本の対外電信事業は外国企業に独占され、機密保持上の問題があった。そこで児玉源太郎は、日本独自の海底ケーブル敷設のため、イギリスから電信用ケーブルを輸入するとともに、日本最初の海底ケーブル敷設船「沖縄丸」をイギリスへ発注した。児玉の調達した機材で「九州 - 台湾」間が海底ケーブルで繋がれ、さらにイギリスのインド・アフリカ回線に接続された。バルチック艦隊が喜望峰やインド洋を周回している情報は、イギリスのインド・アフリカ回線を通じてロシアに秘密で、次々に日本に送られた。さらに、この児玉ケーブルといわれる海底ケーブルは朝鮮半島と日本間など、日本周辺に張り巡らされ、朝鮮半島に停泊していた連合艦隊旗艦：戦艦三笠と東京の大本営とで電信による通信が可能であった。1分間で20数文字と限られた情報量であったが、最前線と大本営の間で、情報や命令のやりとりを短時間で行うことが可能であった。このため、大本営はいつでも、連合艦隊に移動命令を出せるようになったため、持てる戦闘力の全てを日本海海戦だけに集合させることができた。
日英同盟の恩恵として、ロシアの同盟国フランスは事あるごとに英国の干渉を受けたため、局外中立を堅持せざるを得なくなり、バルチック艦隊はフランス植民地の港湾での本格的支援を受けることができなかった。
一方、日本はイギリスからバルチック艦隊の行動に関する情報を随時入手することができた。さらに、イギリス製の新型射撃盤、最新型の三六式無線電信機など、イギリス海軍から当時最新の軍事技術を利用することができた。
連合艦隊
第1艦隊 ※連合艦隊司令部直率
第2艦隊
第3艦隊
特務艦隊（司令官：小倉鋲一郎少将、参謀：平岡貞一中佐、副官：奥田貞吉少佐）
艦艇の区分は日本側によるものとする。海戦に参加しなかった艦艇は含まない。
第2太平洋艦隊
福岡県福津市に日本海海戦紀念碑がある。
また、毎年5月27日には神奈川県横須賀市にある海上自衛隊の横須賀基地で「日本海海戦記念式典」が催されている。
1908年、サンクトペテルブルクに、「インペラートル・アレクサンドル3世」乗組員の慰霊碑「対馬オベリスク」() が建てられた。
日本海海戦を題材とした同名軍歌は4曲ほど創作された。日本海海戦 (軍歌)を参照。