德國艦隊為什麼要首先開炮，這在歷史上確實是一個討論頗多的問題，威森堡艦的艦長始終拒絕承認自己下達過開炮命令，後世的歷史學家認為這是下級軍官的自作主張，也有人認為是威森堡艦的艦長不敢承擔責任，不管怎樣，戰斗已經發生了。
致遠艦管帶鄧世昌見到德**艦開炮，隨即下令開炮反擊，不過他命令艦首的那座兩聯裝210毫米主炮裝填實心彈進行反擊。
在反映甲午戰爭的電影作品中，出現了炮彈里面裝滿沙土的情節，其實對于實心彈而言，炮彈里面裝填沙土是再平常不過的事情，這種炮彈主要用于穿透對方艦船，殺傷威力不如開花彈，也就是高爆榴彈，所以在甲午海戰中，缺少高爆榴彈的北洋艦隊慘敗在日本聯合艦隊之手。
開炮命令一下，桅桿上面瞭望樓中的觀察員使用測距儀測算兩艦的距離，並測算雙方軍艦的航速，隨即求解彈道諸元，這些諸元用于確定火炮的俯仰角度和炮口指向。
致遠艦上的炮手都是服役多年，經驗豐富，得知了彈道諸元之後，一個炮手迅速調整火炮身管位置，由于艦首的主炮是由液壓為動力控制，所以沉重的火炮只由一個炮手就可以輕松轉動。
在致遠艦火炮位置的甲板下面，開出了多個小格子，這些格子用來存放炮彈，艦首主炮下面有42個之多，這些炮彈放在火炮附近，免去了把炮彈堆積在火炮旁邊的危險，為了防止殉爆的發生，所以並沒有格子中並沒有存放發射藥包的位置，不過在之前的準備過程中，水手已經將發射藥包提前取出。
調整好位置之後，幾個炮手抬起將近一百斤重的炮彈，從火炮後部的裝彈口放入炮膛，一個水兵抱起三四十斤重的發射藥裝進炮膛，關閉裝彈口之後，火炮隨即擊發。
兩發實心彈呼嘯著砸向威森堡艦，第一發炮彈擊中了威森堡艦水線附近的船舷，由于受到排水量的限制，威森堡艦的主要裝甲防護都集中在這個區域，所以炮彈並沒有穿透裝甲，但是高速飛行的炮彈的撞擊還是讓全艦的人一震，幾個水手甚至被震飛起來。
第二發炮彈落到艦尾甲板上，由于這是一枚不會爆炸的實心彈，所以這枚彈把木制的地板砸得木屑橫飛，穿到艦尾的下層，被輪機艙外的防護甲板擋住。
這兩發炮彈盡管沒有對威森堡艦造成致命的傷害，可是卻令艦長康斯特擔心不已，他知道自己的軍艦的動力系統出現了故障，在快速的致遠艦面前，自己的威森堡艦就像一只待宰的羔羊，他知道如果駛出了膠州灣，致遠艦就有可能放棄對他的打擊，可是緩慢的航速又讓這個幻想破滅。
致遠艦上的鄧世昌之所以命令使用實心彈，一方面是因為北洋艦隊的經費不足，已經好久沒有購買高爆榴彈了，一方面是因為他不想把事態鬧大，只想用兩發實心彈懲戒一下對面的德艦。
瞭望樓上的觀察員通報了炮彈的打擊結果，甲板上的炮手們立刻歡呼起來，等待著下一次射擊的命令。
平遠艦只是一艘近海防御艦，它的最大航速也就只有11節，這個航速也無法維持得太久，所以在追擊中遠遠落在了後面。
這時致遠艦的觀察員發現，東南方向，三艘軍艦向著致遠艦高速駛來，那艦首劈開的lang花顯示出了它令人驚嘆的速度，隨即觀察員看清了軍艦上面的黑白紅三色旗，然後觀察員逐級上報︰三艘德**艦向己方駛來。
這三艘軍艦是德國艦隊中的輕型巡洋艦，特地來接應威森堡艦，沒想到正巧遭遇到雙方的炮戰。
這種輕型巡洋艦上主要裝備105毫米速射炮，裝于舷側，每一側有四門，所以，這種巡洋艦想要對敵艦發起打擊的時候，一定要將舷側對準對方，三艘輕巡洋艦隨即加入戰斗，高達18節的航速讓它們在快速進入戰場方面綽綽有余。
三艘輕巡洋艦的目的很簡單，掩護威森堡艦盡快撤出戰斗，可是致遠艦並不知道這些，致遠艦下令，所有火炮進入戰斗狀態，隨時開火。
致遠艦在速度上沒有優勢，只能寄希望于火力，畢竟致遠艦上擁有三門210毫米火炮和兩門150毫米速射炮，鄧世昌又下令，這五門火炮全部轉向舷側，準備攻擊三艘輕巡洋艦。
三艘輕巡洋艦在致遠艦的火炮射程之外，利用速度優勢向致遠艦身後駛去，希望對致遠艦進行三面包圍，這樣，致遠艦的五門大口徑火炮就無法實現對某一艘軍艦的集火，而且這樣還便于輕巡洋艦對致遠艦的攻擊。
鄧世昌此時已經識破了三艘德**艦的詭計，于是下令，向三艘德艦接近，接近的同時保持舷側對準德**艦，希望利用火力的優勢盡快重創一艘德**艦，以擺月兌以少打多的不利局面。
三艘德**艦見到致遠艦向己方駛來，也明白了致遠艦的意圖，三艘德艦于是加快速度，想要趕在致遠艦拉近距離之前對其完成包抄。
致遠艦搶先一步，一艘德艦進入了射程，三門210毫米火炮一起開火，這一次致遠艦使用的是高爆榴彈。
這種輕型巡洋艦為了提高航速和續航力，所以只在彈藥庫和輪機艙外裝備了比較薄的裝甲，兩枚炮彈在舷側附近的海水中爆炸，飛濺的彈片射穿了木制的甲板，甲板內的隔艙中裝著大量的燃煤，這也是19世紀軍艦設計的思路之一，即燃煤可以充當軍艦的防護，盡管從戰爭史來看，這個設計體現的防護作用並不明顯，可是這些燃煤卻保護了這艘德**艦。
第三枚炮彈直接擊中了甲板，巨大的氣lang和彈片炸斷了高高的桅桿，觀察員當場喪命，致遠艦繼續逼近受傷的德國巡洋艦，這時，其余的兩艘已經繞到致遠艦的尾部，向致遠艦的另一舷側迂回。
鄧世昌並沒有下令大口徑火炮移動，致遠艦上還裝備著各種口徑的機關炮十幾門，他下令機關炮對準接近的德艦攻擊，大口徑火炮則繼續攻擊那艘已經受傷的德國巡洋艦，修正了彈道之後，鄧世昌果斷下令五炮齊射，在致遠艦的設計上，艦長只需要按一個電鈕，軍艦上的火炮就可以實現齊射。
這五發炮彈對那艘輕巡洋艦產生了致命的打擊，一發炮彈擊中了舷側的炮房，炮房外面薄薄的一層鐵甲根本不足以抵御威力強大的炮彈，炮彈擊中了堆積的彈藥，最令人恐怖的殉爆發生了，巨大的爆炸在舷側發生，波及了輪機艙，幸運的是火藥庫在裝甲的保護下安然無恙。
這艘戰艦的航速一下子就降了下來，失去了戰斗力，只要致遠艦繼續對它攻擊，沉沒是早晚的事。
這時，迂回到另一側和艦尾的巡洋艦同時開火，致遠艦一瞬間彈如雨下，探照燈，飛橋都有不同程度的損傷，致遠艦上位于舷側炮台的一門150毫米艦炮被炸壞，失去戰斗力。
鄧世昌下令，全艦的大口徑火炮轉向另一舷，可是轉向需要時間，尤其是艦尾的那門210毫米主炮，由于艦尾的甲板下面布置了生活艙室，所以無法在這個地方布置復雜的液壓傳動裝置，于是這門主炮就不得不采用人力運轉，轉向的時間就更慢了，而那些小口徑的機關炮，並不能對德國巡洋艦造成致命的殺傷。
也就是說，致遠艦還要承受至少三輪的火炮齊射！