面对丁汝昌舍生忘死的举动，其他三位管带也知道，这时候已经打不下去，只能留下致远号先行撤离。
而日本联合舰队司令官伊东佑亨，看到北洋舰队的举动，决定见好就收吃下致远号。让他做出这个决定也有日本联合舰队炮弹不多的原因，集中打掉一艘，总比放掉四艘要强。
于是接下来致远号遭到联合舰队围攻，其身中四百余发炮弹，导致人员损失80%，而且火炮动力全失，沦为海上浮棺。此时日本联合舰队依然眼馋该舰，发信号要求其投降，被丁汝昌断然拒绝，最终被高千惠号就近用鱼雷击沉，而丁汝昌也随该舰一同阵亡。
而致远号舰上四百名余名官兵，只有三十二人获救。
随着致远号的沉没，也标志了大东沟海战的结束。
在这场海战中，北洋水师损失绝大部分主力战舰，损失吨位高达1一万九千多吨，人员损失高达一千五百多人。而联合舰队吨位损失2300吨（比睿号巡洋舰，在归途中重伤沉没），人员损失600多人。
可以说这场海战之后，北洋水师已经没有与联合舰队抗衡的势力。虽然还剩下三艘七千吨大舰，但是其他战舰已经伤亡殆尽，缺少其他辅助战舰之后，北洋水师实力下降了一大截。
至于那位临阵脱逃的济远号管带方伯谦，回到驻地后就被收押起来，最终被处以极刑。
大东沟海战结果除了当事两国之外，也被以极快的速度传遍了世界。
虽然中日只见的战争还在继续，但是对海战过程的讨论已经有了初步的看法。
首先，管退炮将是未来舰炮的主流，其次军舰编队也应该以吨位航速进行编组，另外指挥官必须在战前指定接任军官，不得是同一艘战舰军官等等。