В 14 ч 30 мин из строя вышел флагманский броненосец "Князь Суворов". Корабль лишился грот-мачты и кормовой трубы, над боевой рубкой торчали обломки фок-мачты, носовой и кормовой мостики, ростры были полностью разрушены, на спардеке полыхал пожар. Уцелевший под огнем артиллерии "Князь Суворов" продолжал отражать непрерывные атаки японских крейсеров и миноносцев. К 16 ч 20 мин на броненосце были уничтожены последняя труба и фок-мачта. Из артиллерии уцелело лишь одно 75-мм орудие в кормовом каземате, которое продолжало стрелять по врагу. Корабль представлял собой сплошной костер от носа до кормы. С броненосца сняли оставшихся в живых офицеров штаба и раненного в голову З.П. Рожественского. Корабль в 19 ч 29 мин был атакован миноносцами и потоплен четырьмя выпущенными в упор торпедами.
После выхода из строя броненосца "Князь Суворов" место флагмана занял эскадренный броненосец гвардейского экипажа "Император Александр III", который возглавлял колонну русских кораблей до 15 ч 40 мин. Получив тяжелые повреждения, пылающий корабль с большим креном на левый борт вышел из строя и занял место в хвосте колонны. Сильно накренившись, броненосец дал последний залп из средней башни 152-мм орудий, стремительно лег на борт и опрокинулся, продержавшись некоторое время на плаву вверх килем.
Затем под обстрел попал броненосец "Бородино", оказавшийся в голове колонны после гибели броненосца "Император Александр III". На нем уже начались пожары. Корабль имел крен 5° на правый борт. У ватерлинии броненосца непрерывно рвались японские снаряды, поднимая огромные столбы воды. Языки пламени вырывались из портов батарейной палубы.
После того как несколько японских снарядов разорвалось у борта напротив кормовой башни 152-мм орудии, из-под воды у ватерлинии показалось пламя. По-видимому, произошел взрыв в артиллерийском погребе. Корабль стремительно накренился па правый борт и через минуту опрокинулся. Некоторое время он держался па воде вверх килем, затем последовал мощный внутренний взрыв, и корпус ушел под воду.
Боевой порядок русской эскадры нарушился. Боем никто не управлял. Уцелевшие корабли, отбиваясь от противника и стремясь прорваться во Владивосток, продолжали следовать генеральным курсом 23°. Японские корабли, обладая значительным преимуществом в скорости, охватывали голову эскадры и последовательно сосредоточивали огонь своих броненосцев на ведущем корабле.
После гибели "Бородино" головным кораблем временно оказался броненосец "Орел", пока его не обогнал броненосец "Император Николай I", на котором находился младший флагман контр-адмирал Н.И. Небогатов. "Орел" в течение всего дня выдерживал артиллерийский огонь противника. Он сохранил ход, управление рулями и часть артиллерии: одно 305-мм орудие в носовой башне и две башни 152-мм орудий левого борта.