靖远舰管带叶祖珪在接到致远发来的旗语后开始还感到很疑惑，“浪速”号受伤逃遁，现在正是追上去击沉敌舰，立下头功的好时机，可是为何要去救援没影的济远呢？
考虑了一会他总算想通了，首先，现在中日两国还未宣战，出发前丁军门再三嘱咐切莫先开战端，此为其一。；
其二，也是最为关键的是，按照英国海军提供的情报，日本联合舰队已经于一天前全军开拔，离开佐世保，此刻其舰队主力很有可能就锚泊在不远的地方，比如安眠岛一带。“浪速”号见势不好早早逃离，致靖二舰即使开足马力，全速追击，估计也要三个小时以后才能进入交战距离，而三个小时的航程足够联合舰队主力做出反应了。
此时，黄海北部不大的海面聚集了英、法、俄、德、美五国十几条军舰，其中仅英国舰队就用7条军舰在海面上来回巡游，观察双方的战况。
也正因为这个原因，日本海军的一举一动都会被英国公使欧格纳或者海军司令斐利曼特以最快的速度通报给清军方面，在战争的前期英国方面在外交上是偏向中国的。同样，清军的各种动向也被亲日的美国驻北京公使通报给了日本方面。
两小时前，济远在逃避吉野二舰追击的过程中，航向逐渐转向西北偏北，所以正好错过了在威海－牙山湾主航道上行驶，迎面赶来的致远靖远二舰。
下午一点，邓世昌目送高升号进入牙山湾口后下令全速向西北搜索。
下午六点，一道烟柱进入靖远舰瞭望手的视野，不过二十分钟后，发现这是德国驻远东的炮舰“伊力达斯”号，随后法国军舰“利安门”号和英国军舰“伯布斯”号也相继进入邓世昌的视野中。
三条外国军舰发现清军舰队后，迅速向北侧回避，十分钟后，两道烟柱出现了并以极快的速度相对行驶开来。
邓世昌判断，这一定是日舰“吉野”号和“高砂”号在击沉济远后返航的途中。
邓世昌的估计的确不错，吉野和高砂二舰在距离济远二十多千米的地方开始追击，而两舰的速度也并不比后者快多少，所以整整花了一个下午才终于追上了济远舰。
在2000多米的距离上，济远继续以精准的火力打击日舰，不过王国臣发现，无论开花弹还是穿甲弹都无法对冲在前面的吉野号造成什么损失。开花弹命中舷侧后虽然也会爆炸，但并不能像攻击浪速号那样炸开一个大洞，据他观察也就仅仅炸掉一些表面的油漆而已；至于穿甲弹也根本难以穿甲，甚至留下的弹坑也小到难以令人发现。
日军在火炮的命中率方面比清军有着较大差距，不过仗着火炮多，射速快迅速占据了上风，济远后舱和尾炮先后被命中，人员损伤惨重，王国臣右臂被消掉一半，抵抗随即停止。
济远舰虽然是穹甲船型，但是设计上有很大缺陷，其穹甲顶部位于水线以下，所以舷侧进水后，浮力下降很快，舰体迅速下沉。
大约六点钟时候，济远舰已经彻底沉没了，部分水兵被日舰救起，河源要一带着包括舰长方伯谦在内的几十名俘虏兴高采烈的下令返航。
盛夏时节，天长得很，七点多钟时候，落日的余辉映红天边的晚霞，空荡荡的海面上还保留着相对不错的能见度。
清日舰队相遇后，双方均转舵向南，日舰为了逃跑，而清军则是想全力阻截。
河源要一部下的水兵们从清晨六点一直紧张的工作到此刻，均已十分疲倦，尤其是管轮和司炉兵们早已经累得透支，有不下五人由于连续高温而休克过去。
虽然弹药充裕，军舰也未受伤，不过河源看了看天色还是决定全力摆脱清军，迅速返航。此地距离威海卫过近，他担心清军主力会突然赶到。
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