华东政府和日本在外交、政治、情报等几条战线上进行着明争暗斗的时候，日俄之间的战争却依然还在继续，而且战争的规模越来越大，也越来越残酷。
太平洋舰队突围失败，最终只有9艘舰艇逃回旅顺港，包括5艘战列舰列特维赞号、波尔塔瓦号、塞瓦斯托波尔号、佩列斯维特号、胜利号，装甲巡洋舰巴扬号，以及3艘驱逐舰。日本联合舰队没有舰艇被击沉，但仅仅只击沉几艘驱逐舰。
不过在太平洋舰队突围失败之后，残存在旅顺港内的俄国军舰尽管还有5艘战列舰、1艘装甲巡洋舰，但由于缺少辅助军舰，而且维修能力也不足，实际己经失去了和联合舰队抗衡的能力，因此尽管联合舰队没能达到歼灭太平洋舰队的目地，但也确实让太平洋舰队基本失去了作战能力。而且逃回旅顺港的俄国舰队也彻底丧失了
但这并不能保证日本就能完全掌控制海权，因为还有海参崴分舰队。现在对日本威胁最大的己不是太平洋舰队，而是海参崴分舰队。
于是在海战结束的第二天，东乡平八郎收到了国内的通知，这才知道华东政府的舰队只是拦截从战场逃脱的俄国军舰，并没有其他的意图，东乡平八郎也松了一口气，立刻下令第4战队赶回日本，协助第2战队捕海参崴分舰队。因为东乡平八郎考虑到，太平洋舰队从旅顺港突围，落脚点只有是海参崴了，而海参崴分舰队很可能南下接应，因此这可是打掉这支分舰队的大好机会，派遣第3战队赶回日本，就是增加留守舰队的实力，力争一举歼灭这支对日本的海上交通线造成巨大威助的小舰队。
东乡平八郎这次果然没有料错，原来在太平洋舰队突围之前，于8月9日向海参崴分舰队发电，向他们通告舰队突围的计划，要求海参崴分舰队出击，在朝鲜海峡接应。但旅顺和海参崴之间并没有电报直接联系，需要从奉天转发，但奉天的电报线路出现故障，结果一直拖到了8月11日，海参崴分舰队才收到了从奉天转过来的电报，而这时太平洋舰队的突围己经失败了。
但由于通讯不畅，海参崴分舰队无法知道太平洋舰队的结果，只能按照命令准备出海，8月12日早上六点，伊森少将指挥装甲巡洋舰格罗姆鲍伊号、留里克号，防护巡洋舰勇士号出航，
8月14日凌晨1点左右，伊森率领的舰队到达朝鲜半岛东南的蔚山海域，被在这一带海域游弋的第4战队的浪速号发现，浪速号立刻向第2战舰报告，
第2战队的司令上村彦之丞立刻带领舰队赶去，于凌晨5点左右赶到了现场，与海参崴分舰队相遇，立刻展开了一场激战。
日舰在数量、火力、航速等方面均占据较大的优势，参战的4艘军舰均在9700吨左右，总吨位接近4万吨，主要的武器共计有16门203毫米火炮，52门152毫米火炮，装甲均是用的克虏伯装甲，航速为节，而且都是在1898年以后服役，；而俄舰的两艘装甲巡洋舰到不落下风，排水量均在12000吨左右，各自备了4门203毫米火炮，16门152毫米火炮，但舰龄较老，格罗姆鲍伊号是1896年服役，而留里克号是1892年服役，装甲是用的较旧的哈维镍钢装甲，航速在20节以下，而勇士号只是一艘防护巡洋舰，6600吨，主炮只有12门152毫米火炮，严重的拖了俄舰的后腿。
战斗一开始，日本舰队就以出云号、吾妻号夹击留里克号；由磐手号对抗格罗姆鲍伊号；常磐号则重点攻击勇士号。由于双方均为巡洋舰，速度较快，因此距离迅速的拉近，炮战进行得十分激烈，连各舰上的小口径火炮也都全部参战。
激战了均30分钟以后，受两艘日舰夹击的留里克号受创最重，共计中弹20发，其中受创最重的是一发203毫米炮弹命中左舷，炮弹穿透了装甲钻进留里克号的一号锅炉舱爆炸，使留里克号瞬间丧失了四分之一的动力，航速下降到不足15节，还有一发152毫米炮弹击中尾舵，造成了留里克号的转向装置毁坏，而其他的炮弹让留里克号的上层建筑受损严重，甲板上多外都燃起了大火。不过在留里克号的顽强反击下，出云号也中弹7发，3门152毫米火炮，1门75毫米火炮，被击毁；吾妻号中弹5发，后主炮的弹药升扬机损坏。
勇士号也中弹达15发，12门主炮被击毁9门，甲板上建筑几乎全被打烂，不过幸运的是动力未损，而且水线带部份也还算完好，到是比留里克号的情况好些。虽然勇士号也击中了常磐号6炮，但对常磐号的损伤并不大。