()整個六月份，日本海軍都在加緊備戰中渡過。
在外執行任務的松島、高千穗、高雄、大和等艦迅速歸隊，正在船塢修理的嚴島、橋立、扶桑、浪速、比睿等艦則被要求抓緊搶修。
至六月下旬，所有艦艇和官兵均已聚集于佐世保，開始進行緊張的訓練和實戰演習。其中常備艦隊重點演練了分進合擊的戰術。
七月上旬，在海軍軍令部長牟田倉之助的主持下，海軍編制進行了大規模調整。
牟田將海軍常備艦隊和西海艦隊合編為聯合艦隊，以伊東祐亨為聯合艦隊司令官，坪井航三為常備艦隊司令官，相浦紀道為西海艦隊司令官。
常備艦隊編成如下︰
戰艦︰大風、鳳翔、松島、嚴島、橋立、扶桑、浪速、高千穗、比睿、吉野、高砂、千代田、秋津洲；
通訊艦︰八重山；
附屬艦︰駐紫、愛宕、摩耶、鳥海、天城；
另有運輸船山城丸、近江丸，以及魚雷艇五艘。
西海艦隊主要由小型鐵甲艦金剛號以及數艘炮艦組成，負責日本近海防衛。
至此，日本海軍已經完成了對清作戰的組織準備工作。
在海軍戰略方面，牟田主張采取攻勢，利用己方的優勢兵力奪取和掌握制海權。日本大本營采納了牟田的主張，並根據海軍的戰況和進展，制訂了相應的作戰方案。
7月22日，日本大本營向伊東司令官發出命令︰貴司令官當率領聯合艦隊控制朝鮮西岸海面，在豐島或安眠島海域附近的方便地區，佔領臨時根據地。同時，日本政府還通過英國駐日本公使楚恩遲轉告清政府︰如果中國派兵增援駐朝軍隊，應視為對日本表示敵意的行動，日本有權發起攻擊。
當時，海軍大臣西鄉從道提出質詢︰此期間若遇中國艦隊，或中國有增派軍隊之事實，日本艦隊立即開戰，在外交上有無困難?
外交大臣陸奧宗光果斷地回答︰「作為外交上的順序，沒有什麼問題。」這就賦予了日本海軍襲擊北洋艦隊的行動自由。
在這種情況下，歷史上的豐島海戰不可避免的重現了。
不過，自認為有英國的幫助和德國的「暗中支持」，李鴻章在思想上更為積極。
當時，牙山清軍已經處于險境，和日軍相比兵力大大不足，但是由于有良好的防御工事，因此李鴻章決心大舉增援，以使日本不敢妄動。
7月22日早晨，丁汝昌命濟遠，廣乙、威遠三艦由威海出發，以副將濟遠管帶方伯謙為隊長，護衛愛仁、飛鯨等運兵船到牙山，並到大同江一帶游巡。本來，丁汝昌準備率海軍大隊隨後接應，但李鴻章來電否定了丁妝昌的計劃，不過考慮再三，尤其是從德國回航的新式裝甲炮艦「寧遠」號和「撫遠」號已經抵達威海，正在緊張的安排人員和演練武備，所以本著持中而論的念頭，他下達了「以致、靖二艦負責接應」的命令。
由此，豐島海戰的面貌被徹底改寫。
23日，濟遠等三艦抵達牙山。24日早晨4點，愛仁號到達牙山，8時，卸載完畢，即出牙山口返航.同日下午，飛鯨來到。因為威遠已在早晨送電報往仁川，此時尚未返回，只有濟遠、廣乙兩艦協助卸船，再加上飛鯨裝兵雖然較少，但其他雜項較多，除四個營的糧米八百石，軍馬四十七匹外，還裝有大量的余銀、炮械、子藥等件，所以卸船比較費時間。
此時，中**艦發現一日艦在白石浦口外游弋。到下午5點，威遠由仁川回到牙山。威遠管帶林穎啟報告稱︰接英國艦長羅哲土的消息，說日本大隊兵船明日即來。
方伯謙見情況緊急，考慮到威遠是木船，不能承受炮火，而且行駛遲緩，萬一出口遇敵，徒然損失一船，便令威遠于當天晚先行離開牙山。
到25日凌晨，飛鯨船上的兵馬才有過半登岸。
延至早晨4點，飛鯨所載兵、馬、糧米、軍餉、炮械、子藥等已大部分上岸，方伯謙不敢再耽擱，便率濟遠、廣乙起碇返航。
不過，回航的時間已經太晚，日本第一游擊艦隊的4條快船已經逼近了牙山灣口。
上午8點，日本第一游擊艦隊和濟遠、廣乙二艦迎面相遇。坪井航三在旗艦「浪速」號上下達了開戰的命令。浪速、秋津洲、吉野、高砂四艦以一字縱隊封鎖了濟遠西去的航道，並率先發炮，戰斗爆發。
就水兵和炮手的素質論，日軍比起北洋還有不小的差距。而且「濟遠」號上的官兵和軍艦已經磨合近10年，各方面都十分熟練。
8點半，廣乙獨自東駛遠離濟遠。此時，濟遠已犧牲三十人，受傷二十七人，勢難抵御，便趁機以全速向西北駛避，艦長方伯謙命令降下龍旗，升起白旗和日本國旗。
這時候，從「浪速」號望去，西方海上出現兩縷汽煙，但一時辨認不出為何國艦船。坪井航三下令各艦采取「自由運動」。于是，吉野、高砂二艦轉舵追擊廣乙，浪速和秋津洲則尾擊濟遠。
9點，清軍運輸艦高升從浪速右舷通過，向東駛去。于是，浪速一面命令高升停駛，一面追擊乘機以全速駛逃之濟遠。
9點半，在兩千米的距離上，濟遠炮手王國成以150毫米尾炮攻擊浪速，發四彈，命中三發。其中一發開花彈打中「浪速」號水線，海水從右舷灌入煤倉，艦體微傾。
從德國購回的一批開花彈早在半月前便已經發放了一部分到達各艦，其中各艦150毫米炮每門發開花彈5發。
浪速受傷後，速度大減，坪井航三心中驚駭，遂下令轉舵回避，並打出信號旗召回吉野和高砂二艦。
吉野號在河源要一的指揮下先是追擊廣乙，廣乙避戰，向淺水區行駛逃逸，結果擱淺在十八島北側的淺灘上。艦長林國祥下令焚船。
見到浪速的信號指令後，吉野兩艦舍下廣乙全速向西駛去。
此時，還有一艘清軍運輸船「操江」號跟在「高升」號後方，兩船相距約八千米。「操江」號上當時已經可以听見隆隆炮聲，不過遇到懸掛日本旗的濟遠非但沒有向其開炮，還下半旗致敬，遂以為戰事未開。他們把濟遠當成一艘日本軍艦了。
及至「高升」號被勒令停輪後，「操江」號才終于明白了過來，趕緊轉舵西逃，不過其航速不過**節和怎麼可能逃得過日本巡洋艦的追擊。
到上午11點，「操江」號投降後被秋津洲帶往聯合艦隊本隊駐地群山灣，吉野和高砂則聯手追擊向西北逃竄的濟遠。
浪速則和「高升」號對峙，由于後者懸掛英國國旗，因此事情頗難處理。
到中午12點時，「高升」號雖然停輪但是船長大副等英國海員均被清軍控制，所以不準日軍登船。
就在這時，西方海面再次升起兩道煙柱，原來是奉命接應的經遠艦和來遠艦終于趕來了。
當看清對面的清軍實力後，坪井航三鐵青著臉下令轉進，不過艦長東鄉平八郎卻一再苦苦勸說︰「高升船上有大量清軍士兵，趁此機會將其擊沉再撤退不遲啊！」
「東鄉，你的膽子可真大，那是一條英國船，在無法確保歐洲人的安全之前，絕不可輕動。」
「浪速」號由于進水失速，最大航速已經從18節降到14節，即使輪機過載也是跑不過最大航速18節的致遠和靖遠二艦的。
不過，致遠管帶鄧世昌遠遠的便看清了浪速的受傷的情況，待小艇從高升問明情況回來後，鄧世昌下令護送高升進入牙山灣。
而後，致遠和靖遠二艦快速向北駛去，尋找並支援濟遠艦。