第二游击队：葛城（西海舰队旗舰）、天龙、高雄、大和。

鱼雷舰队：

护卫舰：爱宕、摩耶。

舰队按预定航路先向全罗道西北端的群山湾进发。当舰队离港时，桦山资纪乘坐高砂丸高挂“发扬帝国海军荣誉”的信号旗，向全舰队官兵鼓劲打气．第一游击队旗舰吉野答以“完全准备就绪”；联合舰队旗舰松岛答以“坚决发扬帝国海军荣誉”；第二游击队旗舰葛城答以“恃我凯旋归来”；护卫舰先头舰爱宕则答以“永远谨志不忘”。等到舰队全部离港时，已是下午4时20分。日本联合舰队从佐世保出口后，当天下午5点便进入战斗准备状态。为了及时截住北洋舰队的护航舰，连夜兼程航进。夜间航行时，各舰皆配备哨兵分四班轮流警戒，并除向导舰和旗舰外，都熄灯灭火。27日下午5时20分，绕过朝鲜丰岛的西南端，抵达黑山岛附近时，伊东祐亨命令第一游击队前进侦察。25日早晨四时半，第一游击队到达安眠岛，三舰又以十二节速力成单纵阵向丰岛附近搜索。此时，本队和第二游击队等则分道随后继进，于同日下午二时在群山湾会合，遂以此为临时锚地。

在给飞鲸卸船时，中国军舰发现一日舰在白石浦口外游弋。当天上午，因日本占领汉城后导致电报线被切断，方伯谦派威远舰去仁川送袁世凯给留守朝鲜的唐绍仪的电报，威远舰管带林颖启从驻泊仁川的英国军舰亚细亚号舰长罗哲士那里获悉日本舰队将在25日来袭的情报。下午，威远舰回到牙山，将这个情报报告给方伯谦。方伯谦便命容易受攻击的木船威远舰于晚9时15分先行回国。济远和广乙继续帮助飞鲸卸船。25日早晨4时，飞鲸所载兵、马、粮米、军饷、炮械、子药等已大部分上岸，方伯谦不敢再耽搁，便率济远、广乙起碇返航，随即就在丰岛遭遇日军。

丰岛是牙山湾外群岛中的一个岛屿，地当牙山湾之冲。此岛最长处1388公尺，高174公尺。岛北水深，可航巨轮，为进出牙山湾的必经之路。25日上午6时半左右，吉野、秋津洲、浪速三艘日舰行抵丰岛西南的长安堆附近。是日，晴朗无云，海上能见度甚好。日舰遥见丰岛方向有两艘轮船喷烟而来，随后即判断为军舰。常备舰队司令官兼第一游击队司令官坪井航三命令各舰准备战斗，以每小时15海里速力前进，向目标接近。7时22分，日舰看清迎面而来的中国两艘军舰济远和广乙。于是，坪井航三即时下战斗命令。随后，日舰吉野便对北洋舰队发射了第一炮。

当时，中日双方参战军舰的情况如下表：

从主要火器看，日本军舰有26公分口径克虏伯大炮两门和15公分口径克虏伯大炮六门，还配备有15公分口径速射炮八门、12公分口径速射炮十四门；而中国军舰仅有21公分口径克虏伯大炮二门、15公分口径克虏伯大炮一门及12公分口径克虏伯大炮三门。显而易见，日本方面占有压倒优势。但是，坪井航三采纳舰队参谋釜谷忠道海军大尉的意见，认为：“究竟是强还是弱，都必须通过战争来判断。总之，无论如何也要进击。这就是执行命令的主旨。”于是，日本方面终于采用突然袭击的手段，发射了丰岛海战第一炮。

在日本第一游击队的进攻下，济远、广乙二舰完全处于被动的地位。开始增援牙山时，中国海军将士业已预感到形势日趋严重，战争有随时爆发的可能。临行前，广乙管带林国祥请示丁汝昌说：“若遇倭船首先开炮，我等当如何应敌?”丁汝昌便按李鸿章命令“如倭先开炮，我不得不应”的调子，回答说：“两国既未言明开战，岂有冒昧从事之理？若果倭船首先开炮，尔等亦岂有束手待毙之理？纵兵回击可也。”这表明中国护航舰的方针是：决不首先开炮，但若日本舰队袭击，则进行自卫性的还击。7点钟，济远、广乙看见吉野、秋津洲、浪速三日舰驶来。当发现日舰之初，中国将领推断“倭船必欲请战”，因此命令“站炮位，预备御敌”。不料忽见日舰先向东拐了一个弯子，又转舵西驶，于是“又疑其不欲战”。及见日本三舰“旋转取势而来”，欲拦阻中国军舰的去路，这才断定“其来意不善，遂严阵以待”。原来，日本第一游击队发觉自己处于狭窄水路，不宜作战，所以向西驶至广阔海面，又转头向北，对着济远，广乙驶去。7时45分，双方相距3000公尺时，日本第一游击队旗舰吉野突然向中国军舰发起炮击，济远、广乙二舰被迫进行自卫还击。丰岛海战的帷幕就这样拉开了。

吉野开炮后，于7时52分发炮回击吉野。7时55分，秋津洲开始向济远发炮。7时56分，浪速也向济远炮击。日方拥有二十二门速射炮，而济远和广乙则只有旧后膛炮，并无速射炮。敌舰的炮火太猛，“聚攻济远，密如雨点”，济远仍然苦战不已。8时10分，济远发出一炮，击中吉野舰首附近，跳弹击断日舰前樯桁索。8时20分，济远发出的15公分炮弹，击中吉野右舷之侧，击毁舢板数只，贯穿钢甲坏其发电机，坠入机器间之防御钢板上，然后又转入机器间。由于炮弹的质量差，里面未装炸药，故击中而不爆炸，致使吉野免于沉没。　　

在敌我强弱力量极为悬殊的情况下，济远将土依然临危不惧，拚死搏战，给日舰以相当的打击。其中，表现最为突出的是帮带大副都司沈寿昌、枪炮二副柯建章、天津水师学堂见习学生黄承勋等人。沈寿昌一直在舰前屹立司舵，指挥炮手还击。由于沈寿昌沉着应战，指挥果决，士气大为振奋，多次发炮命中日本旗舰吉野，并击中了浪速舰的左舷船尾。结果“浪速舰尾被击落，海图室被破坏”。正在激战之际，不料日舰飞来一颗炮弹，命中济远望台，爆炸后一块弹片击中沈寿昌的头部。沈寿昌当即仆地不起。二副柯建章见帮带大副牺牲，义愤填膺，继续督炮击敌。但敌弹继至，柯建章洞胸阵亡。见习学生黄承勋见大副，二副均亡，自抱奋勇登台指挥，“召集炮手装弹窥准”。“正指画间，敌弹飞至中臂，臂断遂仆”。有两名水手立即把他抬进舱内急救，他摇头说：“尔等自有事，勿我顾也！”遂闭目而死。军功王锡山、管旗头目刘鹍亦均中弹阵亡。

当三艘日舰聚攻济远之际，广乙后至，立即投入战斗。广乙伺机向日舰冲去，准备施放鱼雷。吉野为避开广乙冲撞和施放鱼雷，便向左转舵，在海面上划出一个大的圆弧。广乙则改变航针，向秋津洲和浪速之间疾驶。7时58分，广乙从斜侧驶至距秋津洲600公尺处，向其舰尾逼近，准备施放水雷。这时，秋津洲猛烈回击，一弹击中广乙桅楼，致使一炮手坠落牺牲，又一弹“击毁水雷炮洞，幸来触炸”，广乙始得保全。激战中，秋津洲忽发一榴霰弹“炸于广乙舱面，以致死伤二十人”。舵手亦中弹牺牲。广乙伤亡虽重，仍与日舰继续作战。　　

此时，海面上硝烟笼罩，日舰无法用信号旗联络，秋津洲便鸣汽笛报知自己的位置，浪速鸣汽笛应之。于是，两舰开始合击广乙。须臾之间，硝烟渐散，浪速忽然发现广乙在距舰尾300-400公尺处，便一面向右转舵以避开广乙的冲撞，一面用左舷炮和尾炮加以猛击。在敌舰的连续进攻下，广乙受伤甚重，船舵“均已毁坏，不堪行驶”。广乙舰上官兵牺牲已有三十多人，受伤者四十多人，难以支撑，便向右转舵走避。浪速于欢呼声中尾追，被广乙回击一炮，弹穿浪速左舷之侧，由内部穿透后部钢甲板，断其备用锚，并将锚机击碎。日本第一游击队司令官坪井航三以广乙舰体己毁，决定不予追击，命三舰各取适宜位置合击济远，广乙这才脱险。

8时30分，广乙已东驶远离济远。济远已牺牲三十人，受伤二十七人，势难抵御，便趁机以全速向西驶避。日本三舰会合，拟共追济远。忽见西方海上出现两缕汽烟，但一时辨认不出为何国舰船。坪井航三下令各舰采取“自由运动”。于是，秋津洲转舵追击广乙，吉野、浪速则尾击济远。8时53分，浪逋超越吉野，猛追济远。济远乃悬白旗，但仍疾驶不已。浪速迫至相距3000公尺时，又以舰首回旋炮猛击。济远又在白旗之下加悬日本海军旗。浪速挂出信号：“立即停轮，否则炮击！”是时，两舰相距2700公尺，浪速遂向旗舰吉野报告：“敌舰降服，已发出命令停轮之信号，准备与彼接近。”9时，第三艘运兵船高升号从浪速右舷通过，向东驶去。9时15分，浪速一面命令高升停驶，一面追击乘机以全速驶逃之济远。9时30分，吉野忽令秋津洲、浪速归队。秋津洲先是追击广乙，见广乙已经搁浅，及接到吉野信号，立即回航。此时，负责运送20万两饷银、20门大炮、3000支步枪和大量弹药的中国运输船操江号也进入战场，与高升号相距约3英里，见高升号被日舰所截，遂转舵回驶。9时47分，坪井航三命令浪速监视高升，秋津洲追击操江，由旗舰吉野追击济远。12时43分，“吉野”担心驶离战场过远，停止追击“济远”而折回。吉野撤退后，济远遂定向威海卫，于26日早晨六时半抵港下锚。接着，浪速击沉高升号，俘虏操江号，是为高升号事件。

之前脱离战场的广乙驶撞朝鲜西海岸十八家岛（或简称“十八岛”）搁浅，在水兵们上岸后点燃火药仓烧毁军舰、广乙管带林国祥准备投奔牙山清营，然而到了牙山时，叶志超已向平壤撤退，便于7月26日下午1时上英国军舰亚细亚号返国。此时部下只有十七人了。林国祥在仁川被日舰截获，被迫立下契约，不再参与战事，才被放回国。

丰岛海战是甲午中日战争中第一场战役，以日本偷袭得手告终。但日本外务大臣陆奥宗光在致各国公使的照会中声称中国军舰在牙山附近首先轰击日军。济远号管带方伯谦则报告了奋战击退日军、击沉日舰、击毙日本司令的情况，清政府一度相信，对方伯谦予以嘉奖。7月29日，中日两军在陆上展开成欢之战，清军兵败，北撤平壤。8月1日，中日正式宣战。

方伯谦回国后声称水手李仕茂、王国成在吉野追击济远时向吉野开炮，“一弹飞其将台，二弹毁其船头，三弹中其船中，黑烟冒起，吉野乃移逃，四弹炮力已不及矣”，使其遭到重创，悬挂黄龙旗乞降后遁逃。有学者指出，方伯谦丰岛海战的报告严重编造事实，所谓的主炮退敌一说在现实中根本不存在。丰岛海战当天“济远”舰的航海日志显然也是编造的，不仅制造主炮退敌的虚假功绩，而且把发生在“济远”身上的悬挂白旗和日本海军旗事件，转嫁给日本海军。