日本海海戦
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。
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。
14時05分、敵を南微東に距離8,000mで反航路で臨んだ時、東郷は急転回での左回頭(=取舵一杯の命令を下した)を命じ、14時07分に先頭の三笠は回頭を終え東北東へ定針した。連合艦隊は基本戦策通りの有利な並航の形を開始した。バルチック艦隊側は直前まで単純な反航戦しか予期できていなかった。海戦図に拠れば「三笠」は右横ほぼ正面に第1戦艦隊旗艦「クニャージ・スヴォーロフ」を望んでいた。
14時08分、「三笠」に続く「敷島」が東北東に定針した。これを見て、バルチック艦隊は砲撃を開始し「三笠」へ向けて攻撃集中を始めた。日本側は、14時10分に「三笠」が距離6,400mまで間合いを詰め、「クニャージ・スヴォーロフ」に向けて発砲を始めた。その後、第1戦隊は回頭を完了した艦から発砲を始めた。
バルチック艦隊は「三笠」へ攻撃集中を始めたが、不利な体勢のために、実際には全力砲撃を行えなかった。「クニャージ・スヴォーロフ」から見ると「三笠」は左前方約30度に位置したため後部砲塔の砲を向けることができず、第1戦艦隊隊列後方の艦も距離が遠すぎた。第2戦艦隊旗艦「オスリャービャ」は不利な位置体勢を改めようとして、速度を落とし右に蛇行し、第1戦艦隊殿艦「アリョール」の後ろへ付こうとする最中だった。
第2戦隊も反航路を進み(ただし用心のため第1戦隊が進んだ大回頭直前の反航路よりも敵からやや大きい横距離を取った)、14時15分から大回頭を始め、以後30分間、第1戦隊のすぐ後ろに付き、基本戦策通りに共同して全力砲撃を行った。
「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。なおこの隊を率いたエンクウィスト少将は28日夜明けに孤立したことを知り引き返したと報告しているが、視界の良かった28日朝に連合艦隊第7戦隊各艦や日本側の望楼の目を盗んで対馬海峡を発見されずに突破することは困難であり、夜半には引き返していたのではないかと日露両国の戦史で疑われている。
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。
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。