根據俄國艦隊補給供應情況以及長途奔襲30000多公里，急於進入海參崴軍港的迫切心情，聯合艦隊司令東鄉平八郎大將判斷，俄國艦隊很可能將通過對馬海峽直趨海參崴，因此率日艦隊主力在對馬海峽附近集結待機。東鄉還採取了一系列措施。首先在俄國艦隊可能經過的一些海上通道上佈雷，其次派出大量的警戒艦隻組織監視，形成一個龐大的預警網，其縱深達225公里以上。1905年5月20日，東鄉下令全部艦隻進入戰位，厲兵秣馬，恭候俄國艦隊的到來。
5月23日，羅傑斯特文斯基遇到了他出征以來的最大劫難——身體肥胖的艦隊副司令福克山少將病亡。對此，羅傑斯特文斯基的做法是嚴密封鎖消息，以免影響軍心。連第二順位指揮官涅鮑加托夫少將都不知道，他實際上已經成為艦隊的副司令。後來的事實證明，羅傑斯特文斯基這一做法帶來的惡果是致命的。
5月25日晚上20時，就在中國長江出海口以東的海面上，羅傑斯特文斯基命令各艦隊進行了最後一次加煤作業，所有艦隻都載入了遠遠超過裝載標準的煤炭，連旗艦「蘇沃洛夫公爵」號的艦長室，甚至是炮塔內都堆滿了煤炭，這樣必然會導致軍艦行駛不穩，航速降低。隨後，羅傑斯特文斯基傳令所有非戰鬥艦艇，除了四艘補給艦及兩艘醫護艦外，一律駛離戰列。
分別的時候就要到了，目送那些運輸船隊漸漸遠去，羅傑斯特文斯基也感到無比愴然。「蘇沃洛夫公爵」號的艦橋兩側同時打出了兩面信號旗，意思分別為「告別」「感謝」。對於大部分艦隻來說，這不是告別，而是永別。
就在羅傑斯特文斯基下令加煤之前，5月25日，聯合艦隊首席參謀秋山真之和他的同學、第四驅逐艦隊指揮官鈴木貫太郎在吃飯時有過一段精彩的對話。
秋山：「真不知道俄國人去了哪兒，如果走對馬海峽的話，他們應該來了。」
鈴木：「不會那麼快，你估計他們的速度是多少？」
秋山：「10海里。」
鈴木：「不可能，帶了那麼多老爺船，路上可能會出機械故障，還要加煤。依我看，有7海里的速度就了不起了。」
後來事實證明，鈴木的判斷無比正確，羅傑斯特文斯基艦隊的速度沒有超過8海里。
所有的疑問很快就將解開。5月26日午後，從中國上海發來一封這樣的電報：「今日午時有六艘俄羅斯運輸艦進入上海港。」發來電報的是一名只有25歲的外交官，他就是太平洋戰爭爆發之前與德意簽訂《三國同盟》，以及與蘇聯簽署《日蘇中立條約》的松岡洋右。這條情報透露出兩個重要信息：一是俄國艦隊連煤船都放棄了，其艦上有限的燃煤將使得他們只能走路程最近的對馬海峽；二是他們很快就要到了。
5月27日凌晨2時45分，在深夜中行進的日本輔助巡洋艦「信濃丸」發現了海面上一艘船隻上的燈光，這就是羅傑斯特文斯基艦隊的醫療船，這艘船行駛在羅傑斯特文斯基艦隊的末尾。隨著天色漸明，大驚失色的「信濃丸」發現四周全是黑洞洞的炮口，他們竟然行駛在俄羅斯龐大艦隊的中間，相當於駱駝群中竄進來一隻綿羊。
其實俄國艦隊早就發現了「信濃丸」。對於闖入艦隊的這位不速之客，羅傑斯特文斯基的命令是「別管他，繼續前進」。他不願為了這樣一艘只掛了兩門小炮的改裝商船花費時間。「信濃丸」艦長成川揆大佐就這樣夾在俄國艦隊中間，不斷向東鄉現場直播俄國艦隊的行進速度和方位。6時05分，「信濃丸」再次發出電文：「俄艦隊航向不變，正直航對馬。」在後來的日本海軍史料中，這封電報被稱為「至關重要的電報」。得到信息之後，在鎮海灣外整隊的東鄉立即率隊直奔對馬海峽。
上午9時，俄艦隊發現了位於左舷，由片岡七郎海軍中將率領的日本第五戰隊和第六戰隊，這兩個實力很弱的艦隊位於俄國艦隊的左後方，正在全力追趕俄國艦隊。羅傑斯特文斯基知道激戰在即，下令拋棄艦上的所有易燃物。那些航行了33000公里的俄國水兵，此時已經是衣衫襤褸，很多人穿著用爛布條編成的鞋子，有的甚至連鞋都沒有，打著赤腳。儘管很多人都是新兵，儘管很多人平時牢騷滿腹，但在強敵面前，他們卻表現出驚人的冷靜——俄羅斯第三海軍強國的稱號絕不是浪得虛名。11時左右，速度較快的日本第三戰隊也趕了上來。一隻雄獅的周圍幾個狼群開始逡巡，廝殺即將展開。
11時30分，意想不到的事情突然發生。可能是緊張過度，海防艦「烏沙科夫海軍上將」號突然在9000米的距離對日軍第三戰隊開火，隨之不明就裡的很多俄艦紛紛開火，看起來煞是熱鬧。這樣的距離，誰都知道除了浪費彈藥和製造聲勢之外，毫無其他作用，幾分鐘後炮擊停止。
除了這次小失誤之外，俄國艦隊看起來一切都還正常。但是新的意外馬上來到，這次的主角換成了日本人。就在正午12時，速度超過俄艦隊一倍以上，位於俄艦隊左前方的日軍第四驅逐艦隊的四艘驅逐艦，突然在鈴木貫太郎海軍中佐的帶領下快速右轉，在俄艦隊前方來了個橫切。鈴木貫太郎一向是膽大包天，他這樣做的目的只是利用自己高達29節的速度優勢，從前面更好地觀察俄國艦隊，不料他這一匪夷所思的古怪動作竟然收到了奇效。此時的羅傑斯特文斯基想起了馬卡洛夫，他認為日艦這樣做，肯定是在前面俄艦隊即將通過的水域布下了水雷。
羅傑斯特文斯基馬上下令整個艦隊一起右轉，準備行駛一段後再左轉，以躲過日軍的魚雷陣。簡單的命令執行起來卻十分糟糕，緊隨旗艦之後的「亞歷山大三世」號把一起轉理解成了跟在後邊轉，後邊的兩艘戰列艦也跟著「亞歷山大三世」號進行了同樣的轉向。作為主力的第一戰隊全錯了，而第二戰隊和第三戰隊卻理解正確，完成變陣的俄艦隊立即呈現出一個兩縱隊前進的奇怪陣形。
13時39分，東鄉的主力艦隊與羅傑斯特文斯基艦隊開始互相出現在目視範圍之內，一分鐘後，雙方的戰鬥警報同時拉響。東鄉對羅傑斯特文斯基的怪異陣形感到大惑不解，他馬上命令12艘主力艦全部轉向西北，準備在俄艦隊的前方實施攔截。同時旗艦「三笠」號上掛出了「Z」字旗（這面旗幟隨後要多次提到），其含義是「帝國興衰在此一舉，全體將士務必全力奮戰」。據說，「Z」的寓意是英文的最後一個字母，後邊什麼都沒有了，也就是背水一戰，沒了退路。此時雙方的距離還有1200米。
可是東鄉的行動早了，日本主力艦隊過早地越過了俄艦隊前方，形勢一下子變得對羅傑斯特文斯基十分有利。14時05分，東鄉被迫進行第二次轉彎，以便再次趕在俄國艦隊前邊，日本艦隊這一舉動導致拐彎的那個位置成為俄艦集中攻擊的絕好點。現在開始羅傑斯特文斯基不理解東鄉了，他想東鄉一定是瘋了，怎麼能做出如此怪異的舉動？羅傑斯特文斯基也不完全是無能之輩，他立即發出信號：「向敵艦拐點全力射擊。」
14時08分，所有俄艦都開始向著拐點猛烈射擊，日本主力第一戰隊、第二戰隊通過這個拐點，需要大約15分鐘。在這段時間內，他們將成為俄國艦隊練習射擊的活靶子。
旗艦「三笠」號馬上淋了兩分鐘的彈雨。這兩分鐘對於「三笠」號的炮術長安保清種（後來官至海軍大將、海軍大臣）來說，漫長得似乎超過了兩個世紀。他後來在回憶錄中寫道，「那是我人生中最漫長的兩分鐘」。
每一秒鐘都有炮彈落下，四面爆炸聲此起彼伏，所有暴露在外的人都本能地縮起了脖子。只有身高1.59米的東鄉毫無遮攔地站在艦橋上，靜若處子，面無表情。這一形象成為他之後被譽為「軍神」的象徵。一枚彈片打中東鄉腿部，使他失去了獨自站立的能力，參謀長加藤友三郎馬上帶領幾名參謀把東鄉架進了有重裝甲保護的司令塔。14時10分，逃過一劫的「三笠」號開始發出怒吼。
隨後，「敷島」號、「富士」號、「朝日」號3艘戰列艦也相繼完成了轉彎，接著是上村彥之丞的第二戰隊。14時20分，所有日艦都完成了拐彎。儘管中了不少炮彈，好在12艘主力艦均無大礙。經歷了痛苦磨難的日軍逐漸柳暗花明——日軍已經佔據了有利的「T」字頭。
日艦的命中率顯然遠遠高於他們的俄國同行。「蘇沃洛夫公爵」號和「奧斯利亞維亞」號在10分鐘內連續被命中。俄第二戰隊福克山少將已經病亡，可他的旗艦「奧斯利亞維亞」號上還懸掛著他的將旗。這艘軍艦和「蘇沃洛夫公爵」號馬上成為日艦集中攻擊的目標。14時40分，在日艦的持續攻擊下，「奧斯利亞維亞」號開始起火，前後主炮很快陷入沉寂，只有幾門副炮還不服氣地進行象徵性的反擊。14時55分，這艘戰艦再也無法堅持下去，打出「祝好運」的信號，向右離開了隊列。
羅傑斯特文斯基的頭腦還很清醒，現在首要任務是沖向東北方向。一旦衝過日軍艦隊的尾部，就可以順利地