黃海海戰第四階段（4點10分--5點30分）的航跡圖。在這一個多小時裡，海戰分為兩個戰場進行。本隊與“定遠”號、“鎮遠”號這邊，雙方的戰鬥毫無進展；而第一游擊隊則追上並成功地擊沉了北洋艦隊的“經遠”號巡洋艦。5點30分，本隊停止戰鬥，然後召回第一游擊隊撤退；北洋艦隊的巡洋艦也在修復後與戰列艦會合，並追擊日艦。歷時近五個小時的黃海海戰就此結束。

“定遠”號的大火總算撲滅了，她又恢復了戰鬥的能力，作為一艘戰列艦，她的生存能力是這群巡洋艦們無法相比的。3點26分，“松島”號正在1700米以外的地方與她並列行駛，“鎮遠”號也護衛在她的附近航行，兩艘姊妹艦的主炮一起轟鳴，把三發12英寸的巨型炮彈同時射向“松島”號，其中一枚高爆彈以500米每秒的速度，攜帶着90英磅（40公斤左右）重的炸藥，穿進“松島”號的艦體。

這枚炮彈擊中了“松島”號右舷第四號炮位，產生巨大的爆炸，爆炸產生的氣浪又引燃了附近的彈藥堆，使得恐怖的連鎖爆炸終於在右舷炮廊內發生。剎那間，恐怖的爆炸氣浪把天花板炸飛，把20多米長的炮廊沖盪一空，使包括海軍大尉志摩清宜在內的28人喪生，68人受傷，並在炮廊殘破的廢墟里引起火災。“松島”號的前端立即被白色的濃煙包圍。

“松島”號右舷的炮廊。黃海海戰中，第四號炮位（右舷自艦首數第二門）附近的彈藥堆被北洋艦隊的12英寸高爆彈擊中，發生大爆炸。右舷炮廊被完全毀壞，人員死傷慘重。

.
“松島”號前部下甲板損壞情況圖。可以看到，圖片上方的是1點04分被擊中的第七號炮位，下方就是3點26分被擊中的第四號炮位。“松島”號的炮廊設計使這裡在海戰中簡直成為了地獄。

伊東祐亨在艦橋里也感到了戰艦的震動和灼熱的氣浪，然後是艦體的傾斜。這次爆炸造成的損失是十分巨大的，炮廊中的120毫米管退炮幾乎全部毀壞，爆炸甚至波及到了後上方的操舵室，使得舵機受損。幸運的是，爆炸沒有影響到裝甲甲板以下的彈藥庫和動力設備，也沒有使水線以下產生漏洞，當然，也沒能把艦橋掀進海里。伊東司令帶着一些後怕，命令軍樂隊集合，補充傷亡的炮手，然後親自帶領着部下滅火。艦長尾本知道也命令戰艦向東南方向退避。當消防隊員再次踏上右舷炮廊的甲板時，他們看見的是一幅恐怖得像地獄的情景：

“死者的頭、手、腳、腸子到處散亂着，臉和脊背被炸得難以分辨了。那些斷裂的骨頭上，肌肉早已經被燒毀，就像火化後的白骨，粘乎乎的鮮血沿着艦體傾斜方向流去，滴着鮮血並且還在微微顫動的肉片粘在炮身上，還沒有冷卻……”

“定遠”號和“鎮遠”號的水兵們也在他們的戰艦上目睹了“松島”號大爆炸的輝煌時刻。爆炸火球一直升到一百米的高空，然後是到來的聲衝擊波，雖然比不上主炮開火和炮彈在附近爆炸時的巨響，但這畢竟是從超過1000米以外的地方傳來的，還是令人感到毛骨悚然。在海戰中，雙方彼此看不到對方的人影，他們只是操縱着大炮，向鋼鐵做成的對方戰艦開火。支持在他們的心中的，並沒有直接的殺戮感，而都是懷着一種驕傲與榮耀作戰，而這樣的驕傲與榮耀，也就是海戰的真正魅力所在。

很明顯，“松島”號已經失去了她作為聯合艦隊旗艦的指揮能力，甚至也已經失去了基本的戰鬥能力。在聯合艦隊一度陷入恐慌和混亂的情況下,北洋艦隊應當抓住時機,進行一次有力的反擊。但令人意想不到的是,北洋艦隊竟然在這時發生了分裂！

分裂的舉動首先從戰場最南方的“濟遠”號巡洋艦開始，她開始向戰場北方的近岸處駛去。隊列在這裡崩潰，然後就一發而不可收拾。“廣甲”號、“靖遠”號、“來遠”號、“經遠”號包括剛才就已經靠近了大鹿島的“平遠”號和“廣丙”號全部脫離了主戰場。第一游擊隊立即尾隨這些逃跑的戰艦，向北追擊。主戰場上，只剩下“定遠”號和“鎮遠”號經受本隊五艘巡洋艦的攻擊，但是本隊也忙着保護自己的旗艦“松島”號，對兩艘戰列艦的打擊很難奏效。

被北洋艦隊打得疲憊不堪的“西京丸”號在3點26分的時候轉舵向南，退出了戰場。有兩艘魚雷艇向她尾隨了一陣，終於因為距離始終難以拉近而放棄了。3點50分，“西京丸”號遇見了正在向主戰場方向開去的“赤城”號，她竟仍然沒有放棄與本隊會合的希望，很難想象這樣一艘殘破的戰艦在這時還擁有這樣的勇氣。

相反，北洋艦隊的巡洋艦們這時的行動令我們感到悲哀。各艘戰艦都承受了巨大的損失，但是更可怕的是官兵士氣的崩潰。“濟遠”號的艦長方伯謙曾經在豐島海戰中作出過懸掛白旗和日本國旗撤離戰場的行為。這位福州海軍學院的首屆畢業生曾經在1876年與他的同學劉步蟾、林泰曾等人一起到英國的皇家海軍學院留學，當時的他是一位聰明的學生，回國以後，也在自己的崗位上為艦隊作出了很多貢獻，很難想象到了真正的海戰中他卻是這樣的懼怕和畏縮。

.
北洋艦隊“濟遠”號加護巡洋艦，被日本俘虜以後拍攝

更令人不解的是，“濟遠”號在逃跑的途中竟然又撞上了受了重傷的“揚威”號巡洋艦，在這樣寬闊的海戰場上，“濟遠”號竟然沒有能夠避開一艘停止不動的戰艦！我們難以設想當時的真實情況，“濟遠”號前進的航道很狹窄嗎？了望員因為濃煙的遮蔽竟然沒有發現一艘就在眼前的軍艦？還是有別的什麼更加複雜的原因？“濟遠”號被撞傷了尾部，還進了一些水，而“揚威”號也被撞傷了舵板。這樣的情況就顯得更加奇怪，似乎這兩艘戰艦是艦尾相撞的。“揚威”號被撞傷後駛至水淺處擱淺，艦長林履中面對已經無法挽救的戰艦和遠去的“濟遠”號，平靜地作出了死亡的選擇……

“揚威”號的船員決定棄船，整艘戰艦上在激烈的戰鬥中陣亡了57個人，因為戰艦倖免於沉沒，其餘倖存的官兵可能最終都在岸邊獲救。

4點10分，“松島”號的大火終於被撲滅了。伊東祐亨這時已經非常勞累，“松島”號糟糕到極點的情況也令他無能為力。旗艦終於掛出了信號旗：“各艦自由行動。”面對着同樣疲憊不堪的“定遠”號和“鎮遠”號，本隊能做的已經很少了。

第一游擊隊也很疲勞，他們已經進行了三個多小時一刻不停的戰鬥了，但是這支帝國的精銳艦隊受的損傷卻不大，還能夠保持很高的戰鬥能力。“濟遠”號在靠近了沿岸後，開始轉舵指向旅順港方向，已經漸漸駛遠了。第一游擊隊就努力地追擊後面的“廣甲”號、“經遠”號、“靖遠”號和“來遠”號，距離拉近到了7000米左右。4點16分，處在東面的“靖遠”號向一同行駛的“來遠”號發出信號：“靠近大鹿島進行損傷管制！”“靖遠”號作為“致遠”號的姊妹艦，同樣沒有水線裝甲帶，現在她的水線以下已經有多處破損，艙面上也經歷了三次火災。而“來遠”號的大火還絲毫沒有即將撲滅的跡象，遠遠地看去，她仿佛就是一個行駛的火堆。這樣可怕的大火，甚至令人對戰艦上人員能否生存表示懷疑。她們隨即向右轉舵，航向改為大約10公里以外的大鹿島。

“濟遠”號的煤煙已經逐漸暗淡，“廣甲”號靠近了岸邊，沿着海岸山脈的掩護向旅順方向退卻。“經遠”號裝甲巡洋艦處在“廣甲”號的後面，第一游擊隊就決定將“經遠”號首先包圍擊沉（事實上，坪井航三甚至聯合艦隊直到海戰以後都還認為他們擊沉的是"經遠"號的姊妹艦--"來遠"號）。“吉野”號不斷地照准“經遠”號的位置，並測量水深，防止戰艦在行駛中擱淺，然後帶領着第一游擊隊向“經遠”號高速接近。這時，第一游擊隊的航速能夠達到18節，而“經遠”號最輝煌時期的全速也只不過是15.5節，現在可能連12節都很困難了。距離逐漸縮短到第一游擊隊的射程範圍以內，先導艦“吉野”號首先開火，第一游擊隊四艘兇猛的巡洋艦隨即全部恢復了炮聲。“經遠”號遭受了巨大的打擊，她雖然是一艘裝甲巡洋艦，但也難以承受四艘當今世界一流的加護巡洋艦的攻擊。艦長林永升指揮着戰艦拼命地還擊，但是，“經遠”號沒有後主炮，後向火力只有兩門150毫米的副炮，有時候戰艦轉向，就只能使用一門150毫米炮。丁汝昌司令在戰爭爆發以前就多次向主管北洋艦隊的北洋通商大臣李鴻章提出為“經遠”號和“來遠”號加裝後主炮，甚至連黃海海戰前的9月13日到達旅順港時都商討過這件事情，當然，這也只是一次沒有結果的商討。

“經遠”號的後甲板還是只有兩門37mm五管哈乞開斯機關炮和兩門47mm哈乞開斯機關炮，當日本人的炮彈呼嘯着到來的時候，這樣的火力顯然無法提供足夠的反擊和壓制。一枚炮彈擊中了她的艦橋，艦長林永升不幸被彈片擊中頭部，當場陣亡。然後，大副陳榮和二副陳京瑩也相繼在猛烈的炮火轟炸中犧牲。我們已經很難知道關於“經遠”號上發生的其他具體情況，但是從高級軍官先後陣亡的情況來看，她可能受到了黃海海戰開始以來最可怕的炮火攻擊。這就是第一游擊隊四艘戰艦的巨大威力。

“西京丸”號的航向還在指向戰場的南方。4點20分，她又遇上了“比睿”號巡洋艦，她也像“赤城”號一樣，正迫切地希望返回戰場。這樣的戰艦卻擁有這樣的勇氣令人感動。“西京丸”號向她親切地打招呼：“損失情況如何？”“比睿”號樂觀地回答：“火災已經撲滅了！”這次戰場上的重逢短暫但美好。“西京丸”號告別了“比睿”，向大同江漁隱洞的臨時錨地返航。

4點45分，“松島”號召集自由行動的本隊集合。“定遠”號和“鎮遠”號在他們的面前成為了奇蹟，這兩艘戰列艦已經經歷了近4個小時的猛烈進攻，卻仍然保持了幾乎完好的作戰能力。一位日本水兵驚訝地叫道：“‘定遠’號怎麼還不沉沒呢？”

事實上，“定遠”號也遭遇了非常大的困難。戰艦的主甲板被日本艦隊速射炮發射的榴彈和機關炮彈打得千瘡百孔，在甲板上工作的人員死傷非常嚴重。輪機艙上部甲板是傷員的臨時安置所，這裡有14英寸厚的裝甲保護着，日本人的炮彈無法穿入，但是炮彈砸在上面的主甲板上的聲音還是驚心動魄。安置所的旁邊就是兩座發電機房，負責“定遠”號的上層照明，但安置所里卻黑暗得恐怖，只有醫生工作的地方點着一盞油燈，映照出觸目驚心的斷肢和鮮血，再加上傷員們痛苦的呻吟聲，令人聯想到地獄的情景。泰萊在海戰中多次受傷，他在安置所檢查以後，又回到主甲板上繼續工作。他看見總炮官英國人尼格路士（Nicholls.T）受傷倒在了前主炮邊上，就走過去看他。泰萊後來在他的日記中這樣寫道：

“可憐的尼格路士受了傷，躺在甲板上。我問他：‘你疼嗎？’他答道：‘不，我不疼。我知道自己快不行了，看在上帝的份上，請別把我帶到那可怕的安置所里去。我就留在這兒，這兒能看到整個戰場呢。讓我平平安安地死去吧，你快去忙你自己的事，別管我……’我答應了他，現在的當務之急是應當馬上為他進行止血手術。我每回來看他一次，就看見他的身體越來越虛弱，最後他實在是痛得難以忍受了，就向我要嗎啡，我給了他。他向我說起了他的女兒，以及對她的深切願望，然後就死去了。”

丁汝昌司令坐在前甲板室的過道里，這裡雖然比甲板上安全得多，但是仍然缺乏裝甲的保護，還是很危險。而且，這裡幾次發生火災，丁司令可能也受了燒傷。“鎮遠”號的情況也不值得樂觀，前甲板的火勢越來越猛，水兵們拼命地搶救，前桅上桅盤也像“定遠”號一樣，被日本人擊中，但還好沒有斷裂，三副池兆濱洞胸陣亡，他的鮮血滴下來，竟然染紅了站在下桅盤的大副的制服。兩艘戰艦的起錨機都被打壞了，火炮又一門門地出現了故障，到了最後，“定遠”號只剩下三門艦炮，“鎮遠”號只剩下兩門艦炮。“鎮遠”號上來自美國的教官馬吉芬(M. Giffin)記錄道：“前6英寸副炮正在裝填第25發炮彈時，炮閂突然滑出脫落，大炮不能使用了。這些炮手們就跑到12英寸主炮塔邊請求指示，然後立即就被命令補充12英寸炮的缺員。這時，一發10英寸炮彈（應該是第一游擊隊的‘高千穗’號或者‘浪速’號發射的）就在他們剛才離開的副炮下面爆炸，彈片在炮塔里到處飛散，緊接着，又有一發炮彈打穿了炮盾爆炸。不用說，如果這些幸運的炮手剛才稍微猶豫一些，將會全部陣亡的。”

而且，“定遠”和“鎮遠”的彈藥也遇到了極大的困難，“鎮遠”號一共發射出6英寸榴彈148發，彈藥全部用完；四門12英寸主炮最後只剩下25發穿甲彈，榴彈一發也沒有了。就連剩下的炮彈也有許多因為銅箍太大而不能塞進炮膛里，很難想象這些由天津兵工廠（天津機器局）製造的炮彈竟然存在這麼嚴重的質量問題。炮手們只能一發一發地用銼刀把銅箍銼小。“再過半個小時，我們的炮彈將會全部用完，到那時侯，我們將完全失去還擊的能力。”

日本人的彈藥還相當充足，但是令他們感到悲哀的是，他們的炮彈卻根本不能對這兩艘戰列艦構成任何實質性的威脅。他們看不到戰列艦有任何傾斜、沉沒的跡象，他們當然不知道，自己的炮彈在“定遠”號的14英寸裝甲上鑿出的彈孔沒有超過10英寸的（可能是“高千穗”號或者“浪速”號的260毫米穿甲彈造成的），而他們大量的150毫米和120毫米榴彈只不過是在甲板上多造成一些破損和火災而已。

.
“鎮遠”號右舷中後部的彈洞（紅框標註處）

下午五點多，北洋艦隊的“經遠”號裝甲巡洋艦在第一游擊隊的追擊下被迫轉向東面，也可能是因為要避開淺灘。的確，在這樣高級軍官幾乎全部陣亡的情況下，“經遠”號應該已經完全地放棄了成功退卻的可能，而準備進行她的最後一戰了。第一游擊隊也興奮地開始準備，與“經遠”號的決戰立即爆發。第一游擊隊向左轉舵，繼續緊緊跟住“經遠”號的移動方向，並且搶占有利的攻擊陣位和堵住“經遠”號的航道。“經遠”號也不屈地開炮，並一邊進行損傷管制措施。但是，日本戰艦管退炮的火力實在太猛烈，“高千穗”號和“浪速”號的260毫米炮也能夠穿透她的241毫米舷側裝甲，“經遠”號的抵抗雖然十分頑強，但是形勢仍然不斷地惡化，大約不到10分鐘後，坪井航三看到“經遠”號的火災已經難以控制，舵機可能也被摧毀，並且左舷開始傾斜，他命令第一游擊隊停止繼續射擊這艘即將沉沒的巡洋艦，開始向新的目標：停泊在大鹿島邊搶修的“靖遠”號和“來遠”號開去。

“經遠”號在大鹿島以北海面無助地漂浮着。這艘可憐的巡洋艦已經被自己的戰友和敵人同時拋棄了。海水洶湧地灌進來，一個個的水密艙被漫過。水兵們在敵人拋棄了自己離去以後幾乎絕望了。這個時候，戰艦上顯然還有許多生還者，然而當戰艦在5點半最終沉沒時，生還者只有16個人。

第一游擊隊在駛向“靖遠”號和“來遠”號的路上看到了“經遠”號沉沒的情景，官兵們為自己擊沉了這艘中國的裝甲巡洋艦而高興地歡呼。“靖遠”號和“來遠”號現在正背靠海島，用艦首指向大海的方向，這樣做顯然是為了發揮她們前主炮的強大火力，使日本戰艦不敢接近。隨着雙方距離的逐漸接近，炮戰馬上升級。第一游擊隊在連續取得了擊沉“致遠”、“經遠”，重創“超勇”、“揚威”等戰艦的輝煌戰績後，卻在“靖遠”和“來遠”這兩艘戰艦上遭遇了麻煩。現在，“靖遠”號的火災已經全部撲滅，水線以下的幾處漏洞也已經全部修補完畢；“來遠”號的火災也基本撲滅，武器系統和動力設備也沒有受到太大的破壞。她們頑強地阻擊第一游擊隊的前進，而第一游擊隊也因為戰艦的吃水比較深，難以向淺水繼續前進，也只能在遠處開炮。日本的水兵們也累了，血紅色的太陽馬上就要下山，他們也不願意在黑夜裡繼續與北洋艦隊的危險戰鬥。

.
北洋艦隊“靖遠”號加護巡洋艦，1887年在英國朴次茅斯參加英王加冕慶典海上觀艦式時拍攝

5點30分，“松島”號終於發出了雙方都期待的信號：“停止戰鬥！”，5點45分，本隊又通過信號燈向第一游擊隊發出“返回本隊”的信號，然後不等第一游擊隊來會合，就立即轉舵向南撤退。伊東祐亨後來解釋說：“我考慮到夜戰會給艦隊帶來混亂，而且還發現了北洋艦隊中擁有兩艘魚雷艇，會給我軍造成極大的威脅。”他的顧慮也並不是沒有道理，在夜戰中使用魚雷艇攻擊確實令人感到恐怖，但是，作為一位海軍司令，他是應該選擇一舉將北洋艦隊這群幾乎用完了炮彈的戰艦全部包圍殲滅呢，還是暫時把日本艦隊的力量完好無損地保存下來呢？這是一個值得他抉擇的問題。但是，可以肯定的是，現在伊東司令所在的“松島”號巡洋艦簡直就是一個地獄，他考慮到旗艦的作戰能力和自己的安全，也不得不作出了暫時撤退的決定。

.
“松島”號外部彈痕圖。日本聯合艦隊的旗艦“松島”號在黃海海戰中受到了極大的破壞