1904年10月15日，俄皇以波罗的海舰队中的30艘军舰组成第二太平洋舰队，由罗哲斯特文斯基率领出发。旅顺陷落后，又于1905年2月16日，以波罗的海舰队的其余18艘组成第三太平洋舰队，由聂博加多夫率领出发，由于苏伊士运河水浅，俄国第二太平洋舰队不得不绕道好望角，潜过印度洋，航行万余海里。两支舰队分别于1905年4月18日及5月9日，到达西贡以北海湾。5月14日，两支舰队合一，向海参崴前进，其航线有三种选择：一是中迂回，即沿日本西海岸、经太平洋，穿过津轻海峡（北海道与日本本州之间）；二是大迂回，即沿太平洋北上穿过宗谷海峡（在库页岛与北海道之间）；三是不迂回，直穿对马海峡，这条航线最近，也最有风险。准确判断俄国舰队走哪一条航线，对日军胜败关系重大。日本海军联合舰队司令官东乡平八郎根据俄国舰队的供应状况，司令官的性格等等，判定他必走对马海峡。由于他的决策，日本舰队自2月以来即不惜弹药，日夜操练，枕戈以待。惟其如此，乃能稳操胜券。5月27日下午l时40分，俄国舰队果然进入对马海峡，日本舰队大破俄国舰队于五岛列岛西北海面。
战斗至28日午前10时，俄国舰队投降，48艘军舰被击沉19艘（主力舰6艘、装甲巡洋舰3艘、巡洋舰1艘）。俄军死亡5000人，被俘6000人，日军损失仅水雷艇3艘，死伤约700人。这次海战，日本舰艇数量只略胜于俄国（主要是水雷艇稍多），但训练有素，以逸待劳，统帅判断准确，士气旺盛。俄国舰队长途跋涉，士气疲惫，后勤船只拖累战斗舰，影响战斗行动，舰队司令官又刚愎自用，判断不慎。从战略上来说，旅顺既失，波罗的海舰队在远东已经失去依托。太平洋舰队既已被歼，波罗的海舰队即使到达，也无法挽回其劣势。日本海大战使日本作为一个海军强国在国际上崭露头角。这次战役也引起全世界重视战列舰（主力舰）的作用。