公元1894年9月17日，大清帝國光緒20年甲午年農曆八月十八日大東溝
經過一夜的緊張忙碌，銘軍的8個營共四千人已經全都登陸完畢。上午8點，旗艦定遠上，管帶劉步蟾請示提督丁汝昌是否掛出龍旗準備返航，在得到丁汝昌同意後，旗艦定遠號掛出了龍旗開始返航，同時進行上午常操。
美籍海員馬吉芬寫道：「自午前九鍾起，各艦猶施行戰鬥操練一小時，炮手並複習射擊不輟。艦員中，水兵等尤為活潑，渴欲與敵決一快戰，以雪廣乙、高昇之恥。士氣旺盛，莫可名狀。」
10時半，操練結束，各艦準備午飯。
當北洋艦隊演習常操的時候，日本聯合艦隊的12艘軍艦，也正在向大東溝方向搜索敵艦，並在航行中進行操練。
11點時，定遠艦右翼中營游擊李鼎新突然發現西南方向海面上有幾簇黑煙，於是大聲通報。
丁汝昌登上甲板用望遠鏡眺望，發現是日本聯合艦隊。於是立即下令各艦升火、實彈準備，並做好接敵準備。頓時，戰鬥喇叭長鳴，響徹全艦隊。各艦在接到命令後立刻著手準備，只見煙囪都吐出濃煙，各艦的輪機兵立刻將機室隔絕，進行強壓通風，儲蓄飽滿火力和汽力，以備戰鬥行動。
馬吉芬寫道：「中日啟釁之後，我艦隊員無不銳意備戰。有鑒豐島一役濟遠、廣乙之覆轍，各艦皆將舢舨解除，意在表示軍艦之命運即乘員之命運，艦存與存，艦亡與亡。」
此外，鑒於豐島海戰日艦的火力兇猛，丁汝昌又將他那套陸軍打法搬了上來。於是各艦與戰鬥無益之木器、索具、玻璃等項，悉行除去無餘。各艦皆塗以深灰色，沿艙面要部周圍積置沙袋，高可三、四英尺。通氣管及通風筒鹹置之艙內，窗戶與防水門全部鎖閉。所有乘員俱就戰鬥部署，戰鬥喇叭余響未盡，而戰鬥準備業已整然。
這時旗艦管帶右翼總兵劉步蟾上前說道：「丁大人，我北洋各艦在旅順並未能補充可與日艦對敵的開花炮彈，而從威海衛出發時也因航速過慢未攜帶大批開花炮彈，若是與日本聯合艦隊主力遭遇，後果堪憂啊！」
「子香不必過於擔憂，我觀日艦此次前來的只有三四艘快船，必不會上前與我北洋主力交戰，就算日本艦隊主力前來，以我定鎮二艦之威力，量其也會畏懼。」丁汝昌不慌不忙的說道。
然後，丁汝昌同北洋水師總教習洋員漢納根、泰萊（.，原是英國海軍下級軍官，一**四年加入北洋艦隊，擔任北洋水師總教習洋員漢納根的顧問兼秘書，並為北洋艦隊的旗艦定遠號的副管帶）一起登上天橋觀察日艦。眾人商量後覺得不可掉以輕心，為了發揮各艦艦首主炮的威力，於是下令把陣形改為犄角雁行小隊陣。此陣的要點是：每一小隊中前艦為隊長，其僚艦位於右後45度線上，相距400碼，各小隊間距1200碼。同時，丁汝昌還向各艦管帶發出以下指令：各小隊姊妹艦協同行動，互相援助；始終以艦首向敵，發揮重炮威力；全隊盡可能集中，隨同旗艦運動。
「因日艦船炮皆快，我軍必須整隊攻擊，萬不可離，免被敵人所算。」丁汝昌對眾人說道。
具體分隊情況是：旗艦定遠和鎮遠兩艘巨艦居中，為第一隊；致遠、靖遠為第二隊在左；經遠、來遠為第三隊居右；濟遠、廣甲為第四隊在左，超勇、揚威為第五隊在右。由於兩翼的第四、第五小隊艦速較慢，所以變陣後的艦隊形成一個扁v字形。
11時半，日本聯合艦隊第一遊擊隊旗艦吉野號先發現兩縷黑煙，繼而遙見三、四縷，於是艦長河原要一立刻判斷為北洋艦隊主力，同時向本隊發出信號「東北方向發現四艘以上敵艦，初步判斷為清國北洋水師主力！請司令官伊東佑亨閣下決斷！」。聯合艦隊司令伊東佑亨見到信號，立即傳令改為魚貫縱陣。於是，第一遊擊隊居前，本隊六艦繼後，西京丸和赤城移至本隊左側，作為非戰鬥行列。
雙方艦隊距離越來越近，在日本軍艦上用望遠鏡已經能清楚地看到，中**艦上兩臂裸露而呈淺黑色的清國水兵，一夥一夥地佇立在大炮旁，正準備著這場你死我活的決戰。伊東佑亨見北洋艦隊陣勢嚴整，怕士兵臨戰畏懼，特別下令准許隨意吸煙，以安定心神。
此時伊東佑亨見到北洋艦隊的陣形，決定避開定遠和鎮遠兩艘巨艦，以快速的第一遊擊隊先攻擊敵人最薄弱的右翼。於是，行駛在一字陣前部的第一遊擊隊由8節航速加速至10節，並向右轉舵，漸漸地與本隊拉開了距離。這樣，一字陣就斷為前後兩截。
此時定遠艦天橋上的丁汝昌、漢納根和泰萊分別從望遠鏡裡看見日艦隊主力12艘軍艦，均露出緊張的神色。
這是秘書泰萊分析道：「從日本艦隊的航向、攻擊企圖等看，日艦似欲橫越吾等之前，而攻最弱之翼，即右翼。所以各艦向右移轉四十五度是為上策！」
丁汝昌和漢納跟覺得泰萊的分析很正確，於是採納。由於丁汝昌不懂海戰指揮，所以自己留在天橋繼續觀察，漢納跟和泰萊前往劉步蟾處傳達命令。
然而，當定遠艦發出命令各艦向右移轉四十五度的訊號後，泰萊站到了□望塔的入口處，催促劉步蟾下令向左轉舵。
然而此時日艦已進入定遠主炮射擊範圍內，只有6000米左右了，原本就膽小的劉步蟾，此刻極度的害怕。竟然沒有聽到泰萊的命令，而是哆嗦的不停。於是漢納跟讓他先回船艙呆一會兒。
見劉步蟾慌張的進了船艙，二人相視無奈，於是泰萊返回天橋報告丁汝昌。一會兒，劉步蟾出了船艙，可能是自己都感覺到了丟人，這時卻鎮定了許多。
然而這時正炮弁孫景仁報告說敵艦已經進入主炮射程，劉步蟾下意識的出口命令道：
「開炮！」
於是在中午12時50分時，雙方艦隊接近至5300米時，北洋艦隊旗艦定遠首先開炮。
然而此時丁汝昌和泰萊正在天橋上，巨大的主炮後坐力直接將天橋震塌，使二人受重傷。
據高千穗艦記載：「定遠的炮座吐出一團白煙，轟然一聲巨響，其30公分半的巨彈衝開煙霧，飛過日艦頭頂，落在駛在最前面的吉野艦側100米處，海水頓時騰高數丈。」定遠的第一炮，也是全隊發動進攻的信號，「是為黃海海戰第一炮聲，蓋此炮聲喚起三軍士氣也。」〔橋本海關：《清日戰爭實記》〕
《甲午中日海戰見聞記》載：當定遠艦發出命令各艦向右移轉四十五度的訊號後，泰萊站到了□望塔的入口處，催促劉步蟾下令向左轉舵，劉陽奉陰違。泰萊怒不可遏，「奔赴丁提督所」，「旋巨聲轟發，蓋已令發十□炮，而丁與余方立于飛橋正在炮上之部分也，此橋之名甚佳，以其竟飛，而丁與予亦隨之飛。鴨綠江之戰以是開始」。「提督與予立於十時炮上飛橋，劉總兵不能不見，乃忽於此時開炮，此事後來如何解釋，予絕不知之，亦絕不聞論及之」。
《東方兵事紀略》載：「是役也，德員漢納根予戰事，偕汝昌駐定遠艦，……戰事頗賴漢納根指揮。管帶總兵劉步蟾聞戰惶懼，漢納根勸入艙避，旋色定復出，亦能始終戰事。」
丁汝昌在給李鴻章的海戰報告中，關於劉步蟾盲目發炮問題隻字未提，諱莫如深，但其它人的著作卻有所揭露。
伊東佑亨的奏報載：「零時五十分，距敵約五、六千米，敵方先向我第一遊擊隊發炮。我第一遊擊隊大抵進至距敵三千米內外，始發炮猛轟其右翼。」
一**七年刊印的姚錫光《東方兵事紀略》載：「我距敵約及十里，遽開炮一排，無一彈中者。」（姚錫光：《東方兵事紀略》。見叢刊：《中日戰爭》，第一冊67頁。）時丁汝昌猶立於「望樓」。
一**六年刊印的《中東戰紀本末》載：「華艦先開巨炮以示威，然距日艦者九里，不中宜也。」開炮時，「丁軍門與向在海關收稅今來海軍助戰之西員戴樂爾同立天橋。」（蔡爾康編：《中東戰紀本末》。見叢刊：《中日戰爭》第一冊167頁170頁。）
一**五年刊印的《冤海述聞》：「洎開仗時，與倭船相距四咪（即八千碼之遙），我督船即令開炮，以致相距太遠，旋即炮煙漫天，無從測杪命中矣。」（叢刊：《中日戰爭》第六冊88頁。）