В 09:56 было получено сообщение от Катаока: «Противник виден» и сразу следующее: «Делай как я». Тут же на «Ицукусиме» был поднят сигнал «поворот все вдруг вправо». Крейсера 6-го отряда немедленно выполнили этот маневр, отправив миноносцы к мысу Коозаки, так как они совершенно потеряли боеспособность на волнении. Идя новым курсом около двадцати минут, с флагмана 6-го отряда «Сума» видели, как слева от них русские, еще не видимые в тумане, начали обстреливать два крайних левых корабля из 5-го отряда, а немного погодя и два оставшихся. При этом редкий и неточный вначале обстрел быстро сменился плотными накрытиями, в том числе и тяжелыми снарядами.
В 10:15 оба отряда, по сигналу с «Ицукусима», повернули «все вдруг вправо» и легли на норд, дав самый полный ход. Вскоре услышали раскаты орудийных залпов еще и слева за кормой, видимо, там был еще один отряд русских, скрывавшийся в дымке от наблюдателей из 6-го отряда.
Через пять минут в той стороне, откуда доносились звуки стрельбы, из тумана показались сначала мачты, а затем начали прорисовываться очертания сначала одного, а потом и еще двух кораблей, стремительно догонявших японские крейсера, которые едва смогли разогнаться на встречной волне до 13 узлов.
До обнаруженных кораблей в 10:20 было меньше пяти миль, но они находились к японским крейсерам почти строго носом, так что опознать их не удавалось. К тому же корпуса крейсеров терялись в дымке, и их закрывало своим дымом из труб. Тем не менее они начали уверенную пристрелку сразу по всем трем крейсерам Того Масамичи, будто им не мешал ни дым, ни туман, в то время как японские пушки не могли стрелять. С мостиков раскачивавшихся на волнах японских крейсеров никак не удавалось определить дальность, потому что брызги, подхваченные ветром, дувшим с зюйд-зюйд-веста, заливали оптику дальномеров, а комендоры не видели целей сквозь прицелы из-за тех же брызг и тумана.
Попытки отправить телеграмму с сообщением о координатах обнаруженных русских кораблей ни к чему не привели. Мешал сплошной треск помех в эфире. Впереди открылся мыс Коозаки, и на наблюдательный пост на этом мысу прожектором отправили сообщение: «Вступили в бой с русской эскадрой, нуждаемся в помощи».
Спустя несколько минут справа, на сходящемся курсе, с «Сумы» были обнаружены еще пять русских бронепалубных крейсеров, быстро догонявших 6-й отряд и уже почти вышедших на траверз всего в 35 кабельтовых. Одновременно были обнаружены дымы многих кораблей прямо по курсу, выходивших из-за мыса. Предположив, что это идет на помощь 7-й боевой отряд контр-адмирала Ямада и разглядев идущие впереди миноносцы из 15-го отряда «Хибари» и «Удзура», начальник 6-го боевого отряда приказал лечь на северо-запад и принять бой левым бортом, надеясь отбиться от русских крейсеров с подходом подкреплений.
В 10:40 все три крейсера, повернув последовательно менее чем в полутора милях от мыса Коозаки и сбавив ход, легли на новый курс, открыв жаркий огонь по двум первым и ближайшим русским кораблям. Но небольшие японские крейсера зарывались в волны почти до мостиков, и их носовые плутонги не могли действовать. Орудийным расчетам приходилось работать в зюйдвестках на раскачивавшихся палубах. Резкий ветер, бивший в левую скулу, обдавал палубы и мостики тучами соленых брызг, что делало дальномеры и прицелы бесполезными, поэтому стрелять приходилось на глазок.
К этому времени шедший вторым в японской колонне «Чиода» уже имел серьезные повреждения в корме и едва слушался руля. К тому же он начал терять скорость, все больше отставая от остальных. Дистанция до противника была примерно в 20 кабельтовых.
Три русских крейсера, гнавшиеся за 6-м отрядом, тут же легли на параллельный курс и начали отвечать, пристреливаясь двух-трехорудийными залпами. В этот момент их удалось опознать как «Дмитрий Донской», шедший головным, «Россия» и «Громобой». Быстро пристрелявшись, они открыли очень мощный огонь всем бортом. Почти сразу же тяжелый русский снаряд проломил броню борта и скос бронепалубы напротив машинного отделения крейсера «Чиода» и разорвался над цилиндром высокого давления левой машины. В результате чего осколками перебило главный паропровод и повредило два опорных подшипника и холодильник, а головная часть снаряда пробила внутреннюю переборку угольной ямы противоположного правого борта и застряла в наружной обшивке подводной части. Через образовавшуюся течь начало заливать сначала угольную яму, а потом и машинное отделение. Крейсер окутался паром и замер на месте.
Его перестали обстреливать, сосредоточив массированный огонь на «Акицусиме», и без того получавшем попадание за попаданием и почти утратившем боеспособность. Не выдержав столь интенсивного обстрела, тяжело поврежденный крейсер в 10:55 отвернул вправо. Его командир, видимо, хотел приткнуть свой корабль к берегу, но большие разрушения надводного борта и несколько подводных пробоин, особенно в носу, вызвали очень обширные затопления. Уже в 11:05 он сел носом по палубу бака и продолжал быстро тонуть, постепенно заваливаясь на левый борт. Так и не дойдя до берега 4 кабельтова, машины пришлось остановить и начать спасение экипажа. Люди просто прыгали в воду, откуда их подбирали миноносцы.
Флагманский «Сума» продержался дольше всех. Благодаря превосходству в скорости, почти сразу после разворота на север он вышел в голову своего отряда и находился под обстрелом наименее сильного из трех русских крейсеров «Дмитрия Донского», не получая тяжелых повреждений. В 10:55 на него перенесли огонь освободившиеся «Россия» и «Громобой». Используя данные для стрельбы с «Донского», все три крейсера стреляли с максимальной скорострельностью, обрушив на маленький корабль в неполных 3000 тонн водоизмещения смерч из огня и стали. Их стрельба была невероятно точной, а попадания исчислялись десятками. Менее чем через шесть минут вся артиллерия вышла из строя, командирский мостик был разбит, в боевой рубке были убиты контр-адмирал Того Масамичи и командир крейсера капитан первого ранга Точинай, а старший офицер тяжело ранен, хотя броня рубки так и не была пробита. Через подводные пробоины вода начала затапливать вторую кочегарку и кормовые погреба. Крейсер тонул, но пока еще сохранял ход и управление.
В 10:59 «Сума» наконец добрался до прибрежной отмели и приткнулся к ней. Вода во втором котельном отделении поднялась уже почти до топок, и котлы пришлось загасить. Крейсер быстро заполнялся водой, и корпус
