与此同时，两支舰队的巡洋舰之间的战斗也打响了。战斗中，日本3艘巡洋舰受重创，而俄国的辅助舰更被打得四处逃窜，其中有几艘被炸起火。下午4时，俄国战列般中的两艘旗般一艘沉没，一艘失去作用，其余大部分受损，并且通往海参崴的航道已被封锁，可以说败局已定。不久，俄舰“奥列格”号、“阿弗尔”号、“珍珠”号，二艘驱逐舰和3艘军需船，企图突围未果，后驶往菲律宾。结果，失去巡洋舰保护的俄国辅助舰大都被击沉或被俘。

7时30分，日本所有重型舰只撤出战场，整个白天战斗结束。27日晚7时30分至28日凌晨5时，日本用21艘驱逐舰和37艘鱼雷快艇向俄国舰队残部发起鱼雷攻击。俄舰“西索伊——维利基”号、“纳希莫夫”号和“纳瓦林”号在夜间被鱼雷击沉。“莫诺马赫”号于凌晨5时由自己的船员凿沉。28日凌晨5时至 下午1时，俄国船队残余部分被日本人完全歼灭，俄国太平洋第二、第三分舰队几乎全军覆没。

对马海战的意义：

对马海峡海战是近代海战史上著名的以少胜多的战例之一，日本仅以损失3艘鱼雷艇的代价，获得了压倒性胜利，而俄国舰队几乎全军覆没。巡洋舰分队旗舰奥列格号率领阿芙乐尔号、珍珠号和1艘驱逐舰脱离舰队，掉头向南穿过对马海峡，最后到达1500海里以外的菲律宾，只有1艘巡洋舰和2艘驱逐舰逃到海参崴。对马海峡海战结果充分证明了阿尔弗雷德·赛耶·马汉的海权学说，再次证明了战列舰在海战中无可替代的霸主地位，并且深刻影响了海军技术的发展，特别是英国的第一海相费席尔坚信此战证明了对战舰来说最重要的是火力和航速。由此催生了无畏型战列舰和战列巡洋舰，将大炮巨舰主义推向颠峰。

对马海战其影响力不仅局限在军事方面，直接左右了俄国、日本两个国家的命运。曾经处于世界前列的俄国海军一蹶不振，海战的失败动摇了俄国沙皇的统治。日本通过此战，为3个月后的《朴茨茅斯和约》的订立铺平了道路，从此进入了世界海军强国的行列，成为远东地区首屈一指的国家。对马海战的结局震惊了西方，也震惊了整个世界，自19世纪末开始众说纷纭的所谓“黄祸论”，至此终于有了定论，谁都看清楚了，日本挑战世界的实力。