「濟遠」(管帶：方伯謙）和「廣乙」（管帶：林國祥）兩艘清國軍艦7月23日抵達朝鮮牙山，掩護運送清軍的運兵船在牙山登陸後，25日拂曉離牙山返航，在朝鮮豐島海面，遇上日本聯合艦隊第一游擊隊「吉野」、「浪速」及「秋津洲」這三艘以高航速和高射速為特徵的軍艦。（這三艘軍艦在後來黃海海戰中重創北洋艦隊，立下頭功）

根據《近世帝國海軍史要》描述，此前，日本聯合艦隊第一游擊隊「吉野」、「浪速」、「秋津洲」三艦在前一日，即7月24日下午離開主力艦隊，並計劃在7月25日清晨，在豐島海面與通報艦「八重山」艦及舊式巡洋艦「武藏」艦會合。但是並沒有如期發現上述二艦。在搜索二艦的時候，約上午6時間許，發現了兩縷煙柱，即從牙山歸航的「濟遠」艦和「廣乙」艦。第一游擊隊加大航速向二艦接近。

7時20分許，第一游擊隊與「濟遠」和「廣乙」兩艦互相發現，雙方即時下達戰鬥準備命令。第一游擊隊航行於狹水道，於戰鬥不利，便南下誘敵至寬闊水面。7時45分許，第一游擊隊旗艦「吉野」首先開砲，一說在雙方距離3000米時，「濟遠」艦首先開炮。甲午戰爭交戰開始，清國認為日本不宣而戰。

7時52分，清國軍艦隨後還擊，兩軍展開激烈砲戰。日本軍艦在噸位、火炮、尤其是射速方面，較清國軍艦占較大優勢。「濟遠」號開戰幾分鐘後即開始向西逃亡。福建船政局自製砲艦「廣乙」沖入日本艦隊中，利用硝煙和薄霧掩護，企圖向日本軍艦發射魚雷，在「秋津洲」艦、「浪速」艦壓倒性的火力打擊下受重傷，船身傾斜，人員傷亡慘重。於是向海岸方向退出戰鬥，在朝鮮十八島附近擱淺，縱火自焚。「濟遠」艦傷亡亦慘重（當時管帶方伯謙與大副沈壽昌皆在艦橋上指揮，沈氏被日軍擊中，腦漿迸裂、血染方氏衣裳，二副柯建章腹部亦被日軍砲彈貫穿，足可見當時戰鬥之慘烈）。

8時10分日艦以時速22.5節的「吉野」艦、「浪速」艦窮追「濟遠」艦不捨，「濟遠」艦藉機西撤，並發尾砲攻擊「吉野」艦。8時30分，「濟遠」艦全速向西撤退。日艦猛追。「濟遠」艦降下龍旗，懸起白旗。日艦追近，「濟遠」艦又加掛日本海軍旗。「浪速」艦發出信號勒令「濟遠」艦立即停輪。

此時載有第二波増援朝鮮清軍並懸掛英國國旗的英國「高升」號商輪和滿載軍械的「操江」艦先後駛來。「高升」號當時是由英國船長T. R. Galsworthy受清政府特許航行，船上有多名西方顧問和船員。「濟遠」艦繼撤退，第一游擊隊中留下「浪速」艦攔截「高升」號，以「秋津洲」艦攔截「操江」艦。「吉野」艦獨自追擊「濟遠」艦。

12時38分，「吉野」艦漸次逼近「濟遠」。游擊隊司令官坪井少將命令停止追擊。

9時15分「浪速」發出信號勒令「高升」號「停輪」、「下錨」。之後由「浪速」艦派出軍官登船檢查，命令「高升」號跟隨「浪速」行駛，意在俘虜「高升」號。英國船長T. R. Galsworthy抗議後表示服從。之後「浪速」艦再次命令「高升」號立刻跟隨其行駛。「高升」號上的清軍官兵發覺並阻止了英國船員的行動，並憤怒地宣佈誓死不降。之後，清軍官兵將英方船長T. R. Galsworthy看守了起來。船長T. R. Galsworthy要求發信號再與「浪速」艦交涉，內容是以未知宣戰為名，爭取將船駛回大連或旅順。「浪速」艦再次派員交涉，但對「高升」號的要求未予允諾。交涉結束後，「浪速」艦發出「船員離艦」的警告。清軍官兵不允許任何人離開「高升」號。船長T. R. Galsworthy要求「浪速」艦再派出小船。「浪速」艦予以拒絕，並且升起代表攻擊的紅旗。英國船長和其他西方人士隨即跳船。清軍認為洋員系臨陣脫逃，開槍射擊西方人士。而日軍則旋即發炮進攻，清軍亦據船以步槍迎敵。下午1時「高升」號被「浪速」擊沉，此時西方船員與清軍官兵多數落水，日軍以機槍向落水人群掃射，而呆在船體上的清兵也向水中清兵開槍，說是要同生共死。清軍官兵兩人被俘，其餘皆被射死或溺亡，殉難者達七百餘名。英國船長T. R. Galsworthy和兩位西方船員被日方挽救。德國顧問馮漢納根少校游到岸邊。下午2時，「操江」艦被「秋津洲」艦俘虜。

歷史影響：

豐島海戰的影響可分為對中國和世界兩個方面。就中國而言，豐島海戰的爆發使中國和日本正式站在了敵對位置。就世界而言，則是世界範圍內資本主義與封建主義鬥爭擴大，主要戰場從歐洲進一步蔓延到了亞洲。

豐島海戰是日軍對中國艦隊展開的一場突襲戰，隨後清軍進行還擊，雙方在朝鮮海域進行廝殺。因為在武器裝備等方面占據絕對的優勢，使得豐島海戰很快以日軍勝利而結束。豐島海戰之前，中國政府內部分為主戰派和主和派兩個方面，對待日軍的態度並不明確。隨著豐島海戰的爆發，使得清政府認清了當時的局勢，從而正式向日本宣戰，與此同時，日本也正式向中國宣戰，中日甲午戰爭爆發。隨後北洋艦隊在李鴻章的授意下在黃海與日軍展開戰鬥，結果是北洋艦隊全軍覆沒，中日雙方簽訂《馬關條約》，致使日本成功的占領了包括台灣在內的中國的大片領土，使得中國進一步淪為半殖民國家。這是豐島海戰的影響之一。

就世界方面而言，中日戰爭戰敗後意味著中國正式淪為半殖民地半封建社會，從而標誌著資本主義戰勝了封建主義。豐島海戰是中日甲午戰爭的第一場海戰，也是世界範圍內封建文明與資本主義文明至關重要的一戰，此後中國淪陷，標誌著資本主義在全球範圍內取得勝利。