然而就在此时，一直风平浪静的海面上，一阵突如其来的风吹入松岛舰爆炸产生的大洞，将舰内毒气吹散。日军救火队终于得以进入船舱扑灭大火，挽救了联合舰队的旗舰。
击中松岛号的第一枚305毫米炮弹是实心弹，杀伤力有限。第二枚炮弹虽然装填了90磅黑火药，但造成如此大破坏力，完全是因为引爆了松岛号上装有“下濑炸药”的炮弹。如果北洋海军使用的都是爆破榴弹而不是实心弹，黄海海战的结局，甚至此后整个中国的命运，或许都可能因此改变。
打不沉的“镇定”二舰
日军指挥官发现，虽然长时间的围攻炮击，但似乎永远没有将定远和镇远击沉的可能。定远和镇远厚重的装甲起了关键作用，让这两艘战舰像沙袋一样抗击打。战斗中两舰各中弹数百枚，却无一发炮弹能击穿核心装甲，破坏要害。在漫长的围攻下，松岛舰内腹部受了重伤的三等水兵三浦虎次郎询问他人：“定远舰怎么还打不沉啊？”
当时在远东观战的英国舰队司令菲利曼特尔评价定远和镇远的价值时说，日军之所以不能够彻底消灭中国海军，正是因为有了这两艘铁甲舰的缘故。
战至17点45分，日本方面，本队五舰中，扶桑号已受创；松岛号完全丧失作战能力；千代田、严岛、桥立虽受伤略轻，但此三舰决非定远和镇远的对手。松岛号遭遇重创后，日军士气低落，斗志涣散，实已“无力再战”。在长时间围攻定远、镇远两舰劳而无功的情况下，伊东佑亨担心夜幕降临，北洋舰队鱼雷艇借机发动偷袭，于是发出“停止战斗”、“返回本队”信号。
北洋舰队方面，此时“靖远、来远修竣归队，平远、广丙、鱼雷各艇亦俱折回”。靖远舰知道定远桅楼被毁，无法指挥作战，遂主动代替旗舰定远升旗集队。集合后，“定、镇、靖、来、平、丙六舰相距各八、九米，鱼贯东行”，尾追敌舰十余里，准备与敌再战。但时已傍晚，暮色苍茫，日本舰队开足马力“向西南一带飞驶遁去”。此时，吉野舰还剩余120和150毫米炮弹1251发，各种机关炮弹6095发，弹药仍旧极其充裕，而北洋水师的炮弹已经所剩无几。真要再打下去，胜负难料。
这场历时五个小时，被西方人称为“近数十年欧洲各国所未有”的大海战，交战双方投入兵力之多、时间之长，以及战斗的激烈程度，都是近代世界海战史上所罕见的。
