有关“致远”舰沉没的原因，一直以来传统的说法是被日本军舰发射的鱼雷击沉，但是“致远”沉没时与日舰的距离尚未进入鱼雷的有效射程，否则“致远”舰也极有可能早已向日舰发起了鱼雷攻击。另外根据日方关于黄海大东沟海中的资料进行分析，由于当时的鱼雷性能不够稳定，放在舰内有可能被敌弹击中引爆，而且日本舰队始终刻意拉开间距，避免与北洋舰队近距离作战，根本没有鱼雷作战的计划，因此海战前日方各舰都纷纷将鱼雷投入水中，“致远”舰被日方鱼雷击沉一说显然是不靠谱的。
近年来在参考西方与日方史料的基础上，逐渐形成了关于“致远”舰沉没原因的两种新的解释。其一认为海战时“致远”舰的鱼雷发射舱中弹，鱼雷被引爆，最终导致军舰爆炸沉没，“各舰（指北洋海军）于发射管中都装有鱼雷，临战时得机便可以进行发射，但第二发则只是置于装弹台……后来‘镇远’因害怕自己的鱼雷对本舰造成危险，而把准备发射的鱼雷沉入海中数枚……‘靖远’也因同样理由，将鱼雷急速射出……不知‘致远’及‘经远’是否采取同样行动。‘致远’招致之突然大祸，据传可能是由于舷旁鱼雷发射管破裂。”
另一种解释认为“致远”的沉没是因为舰内进水过多，海水漫进了锅炉舱引起大爆炸所致，“其时轰然有声如裂帛者（指‘致远’沉没），恐即其汽锅之爆裂也”。相比第一种传统的解释，后两种解释的可能性更高，但“致远”沉没真正原因的考证确认，还需假以时日。“致远”舰沉没后，管带邓世昌落入海中，仆从刘忠游近递来了救生圈，被邓世昌用力推开，“左一”号鱼雷艇赶来相救，这位刚烈的舰长“亦不应”，“以阖船俱没，义不独生，仍复奋掷自沉”。最后连邓世昌平日豢养的爱犬“太阳”也来试图救助自己的主人，这只忠实的动物不忍心自己的主人下沉，“衔其臂不令溺，公斥之去，复衔其发”。满眼热泪的邓世昌毅然抱住爱犬，追随自己的爱舰一起沉入海中，为的是一个中国海军军人的尊严。这一天，刚好是邓世昌45 岁生日。战后邓世昌和“致远”舰的壮烈事迹很快传遍整个国家，成为中国近代海军史上不朽的丰碑。
“致远”舰沉没时，这艘巡洋舰上一共有252 名官兵，除了7 人以外，包括英籍洋员余锡尔（Purvis）在内的官兵都长眠在黄海之底。其中能够确定姓名的有：管带邓世昌；帮带大副陈金揆；鱼雷大副薛振声；二副周展阶、黄乃模；三副谭英杰、杨澄海；总管轮刘应霖；大管轮郑文恒、曾洪基；二管轮孙文昱、黄家献；三管轮谭庆文、钱轶；管轮洋员余锡尔（Purvis）；枪炮教习沈维庸；正炮弁李兰；副炮弁阮山玫、陈书；雷弁张清；正头目宁金兰、王在基；舱面正头目周细；水勇副头目张学训；管旗头目王德魁；雷匠张成、边仲启；一等水勇梁细美；二等水勇蒲青爱、杨振鸿、龙凯月、杨龙济；水勇李信甫、匡米生、匡米方、任新齐、邹道铨、陈可基；升火劭鸿清、王春松……
