В 8 ч. 15 мин. русская эскадра приступила к съемке с якоря. Крейсера контр-адмирала С.Дева, сблизившись до 70 кабельтов и сосчитав количество броненосцев, дали полный ход и стали быстро удаляться по направлению на Ost. В 8 ч. 35 мин. последовало приглашение командующему эскадрой вице-адмиралу Старку, прибыть к Наместнику для доклада об обстоятельствах нападения, однако, ввиду присутствия противника, а также из-за опасений, что где-то поблизости может находиться “более сильная японская эскадра”, было дано разрешение “действовать по усмотрению”. В 8 ч. 45 мин. японскими главными силами, в 20 милях от Порт-Артура был остановлен и захвачен пароход Русского Восточно-Азиатского общества “Манчьжурия”, вёзший из Шанхая в Порт-Артур и Владивосток боеприпасы, воздухоплавательный парк и 800.000 банок мясных консервов. Авизо “Тацута” отконвоировал его в Сасебо.
В 8 ч. 50 мин. 3-й боевой отряд подошёл к главным силам японского флота, который находился в 20 милях от Порт-Артура и по семафору сообщил: “Большая часть русского флота стоит на внешнем рейде. Несколько вражеских судов повреждены миноносцами и только пять из них находились под парами. Ситуация благоприятствует немедленной атаке”. После чего Х.Того отдал распоряжение: “Строй кильватерный. Шесть броненосцев впереди, вслед за ними броненосные крейсера Камимуры. Потом крейсера Дева”. В 9 ч. 10 мин. главные силы японского флота находились в 18 милях к юго-востоку от входа в гавань Порт-Артура и двигались на NW полным ходом.
В 9 ч. 15 мин. крейсер “Боярин” получил распоряжение провести разведку. К 10 часам русская эскадра, вернувшись на внешний рейд, стала на якорь, вслед за этим последовало повторное приглашение вице-адмиралу Старку для доклада Наместнику. В 10 ч. 20 мин. крейсер “Боярин” к SO от Ляотешаня обнаружил главные силы японского флота. Подпустив головной корабль японцев “Микаса” на расстояние выстрела своих 120 мм орудий и развернувшись на обратный курс, открыл огонь по японцам. Японский флагман через несколько минут также открыл пристрелку по русскому крейсеру (ошибочно приняв его за крейсер типа “Диана”, на дальномере дистанцию определили неверно, в результате снаряды ложились с перелетами). Вскоре в прямой видимости японского флота показались русские корабли, стоящие на внешнем рейде Порт-Артура. Адмирал Того, находившийся на носовом мостике “Микаса”, отдал команду начальнику штаба капитану 1 ранга Симамура, поднять сигнал “Атаковать противника”. Сначала на мачте взвился сигнал, вслед за тем был поднят боевой флаг на грот-мачте “Микасы”. Все корабли трёх боевых отрядов ответили на сигнал, подняв стеньговые флаги “В виду неприятеля”. В 10 ч. 31 мин. адмирал Того, чтобы укрепить боевой дух своих людей, приказал своему флаг-офицеру капитану 2 ранга Акияма набрать флажный сигнал, который был поднят высоко на грот-мачте: “Победа или поражение будут зависеть от этого сражения, пусть каждый отдаст все силы”.
В 10 ч. 35 мин. вице-адмирал Старк, не дождавшись возвращения из разведки “Боярина”, покинул эскадру и направился во дворец Наместника. Тем временем “Боярин” обстреляв из кормовых орудий “Микаса”, и недобившись попаданий, продолжал удалятся в сторону Порт-Артура, вскоре прекратил огонь, прекратили его и японцы. Вскоре наблюдатели с Золотой Горы обнаружили идущий полным ходом к крепости крейсер “Боярин” несущий сигнал “Противник приближается в большом числе”. Тотчас с тех судов, которые грузили уголь, баржи, были брошены на произвол течения, их понесло на берег. Паровой катер с “Полтавы” с квартирмейстером Любовым успел тем не менее отвести на внутренний рейд две баржи принадлежащие “Полтаве”, а также еще две с “Севастополя” и “Дианы”. Маневр этот был исполнен уже после начала артиллерийской дуэли двух флотов, под огнем неприятеля.
В 10 ч. 45 мин. главные силы японского флота: 1-й боевой отряд (флаг вице-адмирала Того) из 6 эскадренных броненосцев: “Микаса”, “Асахи”, “Сикисима”, “Хацусе”, “Фудзи”, “Ясима”, 2-й боевой отряд (флаг контр-адмирала Камимура) из 5 броненосных крейсеров: “Идзумо”, “Адзума”, “Якумо”, “Токива”, “Ивате” и 3-й боевой отряд (флаг контр-адмирала С.Дева) из 4 бронепалубных крейсеров: “Кассаги”, “Читосе”, “Такасаго”, “Иосино”, под общим командованием вице-адмирала Х.Того, курсом в SWtoW четверть, в строе длинной кильватерной колонны, появились в виду Порт-Артура.
В 10 ч. 50 мин. крейсеру “Новик” было приказано идти на подкрепление “Боярину”, но не удаляться из района крепости. “Боярин” отойдя в сторону Дальнего на безопасное расстояние от противника, занял позицию с целью не пропустить японские миноносцы, если таковые покажутся. “Новик” видя, что неприятельская колонна стала поворачивать в сторону от “Боярина”, изменил курс и полным ходом направился на японский флагман. В 11 часов японская эскадра повернула на запад и легла на курс по направлению на W, чтобы пройти вдоль Порт-Артура. В это время адмирала Старка на “Петропавловске” все еще не было, так как он еще не вернулся, медлить было нельзя, и флаг-капитан поднял сигнал: “Флоту сняться с якоря, “Севастополю” быть головным”. “Петропавловск”, а за ним и остальные корабли русской эскадры стали сниматься с якорей. Но в это время с Золотой Горы семафором было передано приказание: “Флоту остаться на якоре, ждать прибытия адмирала”.
В 11 ч. 7 мин. “Микаса” закончив поворот, начал пристрелку с расстояния 47 кабельтовых по русским кораблям. Вслед за ним по завершению поворота открыли огонь и другие японские корабли. Минуту спустя на “Петропавловске” взвился сигнал: “Сняться с якоря, быть в строю кильватера”. “Петропавловск” снялся с якоря и дав малый ход, открыл огонь по японцам. Вслед за флагманом, снялись с якоря, и двинулись на неприятеля, выстраиваясь в строй кильватерной колонны эскадренные броненосцы “Полтава”, “Севастополь”, “Пересвет” и “Победа”. В 11 ч. 12 мин. 2-ой боевой отряд, следуя за 1-ым, лёг на курс W. “Баян”, который не стоял на якоре и имел поднятый пар в котлах, первым начал движение на S, на пересечение курса японских кораблей. “Аскольд”, также бывший на ходу ещё до появления противника, двинулся на SSW ближе к S. Крейсера “Диана” и “Ангара” запоздавшие со съёмкой с якоря и крейсера “Баян” и “Аскольд” лавировавшие по направлению к линии японских кораблей, своими корпусами загораживали видимость для комендоров эскадренных броненосцев, поэтому им был поднят сигнал: “Крейсерам не мешать”. После этого, “Диана” отвернула влево. В свою очередь “Аскольд” с “Баяном”, сместились ещё более, вправо. “Ангара” никак не могла справиться с выборкой якоря и продолжала загораживать собой японцев.
В 11 ч. 20 мин. на флагманский броненосец “Петропавловск” прибыл бывший на совещании у Наместника вице-адмирал О.В.Старк, который оценив обстановку принял решение разойтись с главными силами японцев на контркурсах и оставаться под прикрытием береговых батарей. В 11 ч. 25 мин. “Петропавловск”, повернул на 8 румбов влево и эскадра, перестроившись в кильватерный строй, продолжила бой на контркурсах, причем расстояние между сражающимися эскадрами сократилось до 25 кабельтовых. Броненосец “Ретвизан” подорванный прошлой ночью и севший на отмель в проходе, также принял участие в сражении, правда, только тогда, когда его пушки смогли доставать до противника, выпустив по японцам пару 12” снарядов. Когда японцы приблизились к Ляотешаню, в бой вступила крепостная артиллерия с Золотой горы и Электрического утёса. Того, осознавая, что находясь под огнём и фортов и корабельных орудий, можно понести тяжёлые потери, принимает решение выйти из боя. С этой целью он поворачивает 1-й боевой отряд на 8 румбов влево, держа курс на S.
Когда 1-ый боевой отряд повернул на юг, адмирал Того сказал своему начальнику штаба капитану 1 ранга Симамуре: “Если вражеский флот идет самым малым ходом под прикрытием фортов, мы должны напасть на форты. Но это не было бы желательно. Было бы лучше сейчас прекратить сражение и разработать другие планы”
2-й боевой отряд, дойдя до точки поворота, лег в кильватер 1-му отряду. Русские, воспользовавшись выполнением манёвра, усилили огонь и сконцентрировав его на 3-ем боевом отряде. В это время крейсер “Новик”, до сего времени непрерывно маневрировавший зигзагом на расстоянии 15-20 кабельтов от линии японских кораблей и энергично обстреливающий их, на одном из поворотов получил 8” снаряд в корму с правого борта, в результате чего крейсер принял 120 тонн воды и получил значительный дифферент на корму. Кроме того, вследствие затопления рулевого отделения, крейсер потерял возможность надёжного управления рулём, поэтому вынужден был выйти из боя и, занявшись подводкой пластыря, направиться на своё якорное место, при этом всё время, отстреливаясь от неприятеля. В 11 ч. 45 мин. видя тактическую невыгодность своего положения, адмирал Того, распорядился поднять сигнал, ещё не дошедшему до точки отворота 3-му боевому отряду: “Выйти из района сражения”. Контр-адмирал С.Дева поворотом “все вдруг” на 8 румбов влево вышел из боя и, вскоре присоединился к Объединенному флоту. Перестроившись, Того направился в Чемульпо. Видя отступление японского флота, вице-адмирал Старк, когда японцы, были уже в 6 милях, поднял сигнал: “Миноносцам атаковать неприятеля”. Миноносцы пошли в атаку и только флагманскому артиллеристу капитану 2-го ранга Мякишеву, удалось уговорить адмирала не губить корабли, так как дневная атака на боеспособный неприятельский флот была чревата сильными потерями, притом бессмысленными. На мачте “Петропавловска” был поднят “Отменительный”. Вскоре за тем, вторично было приказано атаковать и вторично поднят “Отменительный”.