可惜当时的各军将领纷纷忙于相互争斗，全无主动出击寻机求战的意愿。
9月12日，日军第五师团、混成第九旅团、朔宁支队和元山支队等各路人马云集平壤城下，计16100人。相较于中国军队，日本军队并无明显优势。可素养呢？9月15日午夜，日军发动对平壤的总攻。清军奋力拒敌，迭挫敌锋。大同江南阵地马玉昆、大同江北阵地卫汝贵部亦阻止了日军的进犯。守卫牡丹台、玄武门的奉军将领左宝贵在玄武门亲自点炮射击日军，不幸中弹阵亡。牡丹台、玄武门失守，平壤全城暴露在日军炮火之下。局势虽危，但尚未到不可收拾的地步。但又是那个谎报战功的叶志超，在平壤城头挂起了白旗，并率先弃城逃走。
清军因此大乱，丢弃大量辎重装备溃逃，在撤退途中又屡遭日军伏击，伤亡惨重。次日，李鸿章在平壤失守和政敌攻讦的双重压力之下，令北洋水师主力出海寻敌决战。
北洋水师出动战舰10艘，即铁甲巡洋舰“定远”、“镇远”、“来远”、“经远”，巡洋舰“致远”、“靖远”、“济远”、“超勇”、“扬威”、“广甲”，“定远”为旗舰，总吨位3.1万吨，平均航速15.5节，计有大小火炮214门。
日本联合舰队亦闻风而动，大举出击。日本联合舰队的战斗序列为：第一游击队为前导，由“吉野”、“高千穗”、“秋津洲”、“浪速”等4舰组成，“吉野”为旗舰，由海军少将坪井航三指挥；本队继后，由“松岛”、“千代田”、“岩岛”、“桥立”、“比睿”、“扶桑”等6舰组成，“松岛”为旗舰，由联合舰队司令官伊东佑亨海军中将指挥；海军军令部长桦山资纪中将乘代用巡洋舰“西京丸”观战，炮舰“赤城”担任护卫。共计战舰12艘，总吨位4万吨，平均航速16.4节，大小火炮279门。
1894年9月17日，北洋舰队主力与日本联合舰队主力在大东沟附近海面相遇，爆发了一次声势浩大的海上大决战——也是人类历史上第一次蒸汽机铁甲舰的大海战。
这一仗打得是天昏地暗，惨烈无比。
开战伊始，北洋水师主帅丁汝昌见敌舰呈鱼贯纵队冲来，遂令舰队成犄角雁行阵接敌，以“定远”、“镇远”两艘铁甲舰居中，“扬威”、“超勇”两艘弱舰位于最外侧。
