俄皇亞歷山大為了守住這個環太平洋的出海口，急令波羅的海艦隊組成第二太平洋分艦隊，任命羅熱斯特文斯基中將為艦隊司令，率領艦隊從波羅的海趕往旅順口，以增援駐港的守軍。
日軍大將東鄉平八郎獲悉這壹情況後，立即放棄了緊急馳援進攻旅順口日軍的計劃，把攻擊的重點，由旅順口轉向俄軍的艦隊。
為了迎擊前來增援的俄太平洋第二艦隊，東鄉大將將其聯合艦隊的主力集結在對馬海峽北岸的朝鮮鎮南灣，然後進行緊張的應急訓練。東鄉擬定的作戰計劃是：在俄國第二太平洋艦隊抵達海參崴港之前，日軍戰艦趁其長途航行、艦船失修、人員疲憊而造成戰鬥力低下時，采取以近待遠、以逸待勞的策略，在日本海與俄軍龐大艦隊進行決戰，從而使駐守旅順港的俄軍在無援無助的情況下徹底投降。
為了達到這壹目的，東鄉平八郎采取了壹系列偽裝措施，他把自己的龐大艦隊悄悄隱蔽在對馬海峽，另外派出壹些大商船偽裝成鐵甲艦，故意在臺灣以北海域遊弋，造成日本海軍主力要在這壹帶截擊俄國軍隊的假象，誘使俄軍艦隊為消極避戰而轉道對馬海峽。
俄國艦隊果然中計，5月下旬，俄國第二太平洋艦隊航行至臺灣以北海域時發現了日本的偽裝艦隊，羅熱斯特文斯基錯認為這是日本海軍主力，決定暫時先避開它，待趕到旅順口，鞏固了海港的防務後，再同日軍進行決戰不遲。於是轉道對馬海峽，直奔海參崴。他哪裏會料到，他這壹改道，恰恰鉆進了東鄉平八郎早已布好的口袋陣，從而成就了東鄉在海戰史上的威名。
5月27日淩晨，俄國海軍艦隊駛進了風平浪靜的對馬海峽，東鄉平八郎指揮的日本聯合艦隊突然出現在俄國艦隊面前。羅熱斯特文斯基幾乎驚叫起來：“天哪，他們是從哪裏冒出來的，日本的艦隊不是還在臺 灣海峽遊弋嗎？怎麽這兒又鉆出壹支龐大的艦隊來？”
交戰的第壹回合，日本的旗艦“三笠”號首先中 彈起火。站在指揮艙裏的東鄉沈著鎮定，從容指揮，他令艦隊全速前進，靠近俄艦，以便近戰殲敵，然後利用早已改裝的速射炮和裝有黃色 炸 藥的炮彈頻頻向俄艦進行轟擊。速射炮的發射速度遠遠高於普通炮，而黃色 炸 藥比黑色 炸 藥的優越之處是前者能很快消散，不遮擋視線，而黑色藥 煙 霧太大，半天也難以消失，極大地影響連續射擊。
俄國的先頭戰艦“奧斯裏亞比亞”號中彈沈沒了，“蘇沃洛夫”號和二號艦“亞歷山大三世”也遭到重創，成片的屍體被拋上淺灘。經過兩天的激戰，戰鬥以日本海軍的大勝，俄國艦隊的覆滅而結束。這壹戰，俄軍損失裝甲艦8艘，雷擊艦5艘，運輸船數艘，羅熱斯特文斯基中將受傷被俘。僅有3艘艦船突圍開到了海參崴，6艘逃到了中立港口，陣亡的將士高達5000人，被俘6000人。這壹戰，幾乎打掉了俄羅斯海軍全部的家當和精華。而日本海軍僅損失雷擊艦3艘，死傷700人。