而打到后期，北洋四艦炮彈告急，這時候致遠號管帶丁汝昌做出了一個重要決定，讓靖遠與鎮遠、定遠三艦撤離戰場，他駕駛致遠號斷后。
面對丁汝昌舍生忘死的舉動，其他三位管帶也知道，這時候已經打不下去，只能留下致遠號先行撤離。
而日本聯合艦隊司令官伊東佑亨，看到北洋艦隊的舉動，決定見好就收吃下致遠號。讓他做出這個決定也有日本聯合艦隊炮彈不多的原因，集中打掉一艘，總比放掉四艘要強。
于是接下來致遠號遭到聯合艦隊圍攻，其身中四百余發炮彈，導致人員損失80%，而且火炮動力全失，淪為海上浮棺。此時日本聯合艦隊依然眼饞該艦，發信號要求其投降，被丁汝昌斷然拒絕，最終被高千惠號就近用魚雷擊沉，而丁汝昌也隨該艦一同陣亡。
而致遠號艦上四百名余名官兵，只有三十二人獲救。
隨著致遠號的沉沒，也標志了大東溝海戰的結束。
在這場海戰中，北洋水師損失絕大部分主力戰艦，損失噸位高達1一萬九千多噸，人員損失高達一千五百多人。而聯合艦隊噸位損失2300噸（比睿號巡洋艦，在歸途中重傷沉沒），人員損失600多人。
可以說這場海戰之后，北洋水師已經沒有與聯合艦隊抗衡的勢力。雖然還剩下三艘七千噸大艦，但是其他戰艦已經傷亡殆盡，缺少其他輔助戰艦之后，北洋水師實力下降了一大截。
至于那位臨陣脫逃的濟遠號管帶方伯謙，回到駐地后就被收押起來，最終被處以極刑。
大東溝海戰結果除了當事兩國之外，也被以極快的速度傳遍了世界。
雖然中日只見的戰爭還在繼續，但是對海戰過程的討論已經有了初步的看法。
首先，管退炮將是未來艦炮的主流，其次軍艦編隊也應該以噸位航速進行編組，另外指揮官必須在戰前指定接任軍官，不得是同一艘戰艦軍官等等。
當然談論最多的還是，快速的巡洋艦絕不應該與慢速的裝甲艦混編。
沒錯，這次北洋水師其實最大的失利，就是將兩艘航速達到18節的致遠靖遠裝巡，與14節的定遠、鎮遠混編。
這雖然極大增強了北洋戰列編隊的實力，但是卻將巡洋編隊極度削弱。
要不然日本游擊編隊哪能那么快消滅北洋的巡洋編隊，為贏得這場海戰打下了基礎。
這也充分說明北洋提督丁汝昌，不是一個合格的艦隊指揮官，其指揮才能太弱。
說起來，北洋水師不是有那么多顧問么，尤其是身為總顧問的安東尼奧少將，更應該指出其中的錯誤。
安東尼奧少將他冤枉啊，之前在艦隊出海的時候，他就已經提過了，但是奈何這位丁提督堅持認為本隊才是關鍵，只要打垮敵人本隊，那么再與敵巡洋艦編隊交手。
而后面的事大家都知道了，重傷失去指揮官后，北洋水師完全就是各自為戰，這不輸還有什么天理。
而隨著北洋水師的失利，日本得到制海權后，運輸線路也就無后顧之憂了，接下來就要看陸地上的表現了。