Эскадра продолжала движение, медленно ковыляя и совсем не напоминая боевое соединение, идущее на прорыв. В 16.40 был наконец отпущен тралящий караван, а в 16.50 эскадра перестроилась из походного ордера в боевой, имея головным флагманский броненосец «Цесаревич», который, увеличив скорость до десяти узлов, лег на курс 8020 50 0. Перестроение было сделано очень медленно, растянув линию эскадры и вызвав дополнительную неразбериху. Глядя с мостика «Цесаревича» на маневрирование вверенных ему кораблей, адмирал Витгефт был очень удручен и, тяжело вздохнув, сказал, ни к кому не обращаясь: «Нет, ничего не получится. У покойного Степана Осиповича, может быть, что-нибудь и получилось бы. У меня — нет».
Примерно в 17.10 мрачные мысли командующего эскадрой были прерваны докладом сигнальщиков о появлении главных сил противника. Четко маневрируя, идя отдельными отрядами, подняв стеньговые флаги, японцы шли на сближение с русской эскадрой, охватывая ее с флангов и отрезая от берега. Со страхом смотря на своего грозного, опытного противника, адмирал Витгефт и офицеры его штаба неожиданно с совершенной ясностью для себя поняли, что шансов пробиться через японский флот нет никаких, что они будут разгромлены, рассеяны и смяты уже через несколько минут после начала боя, не только не выполнив поставленной задачи прорыва, но и еще более усугубив серьезность положения на южном театре военных действий. В 18.50, когда расстояние между эскадрами сократилось до пятидесяти трех кабельтовых, адмирал Витгефт принял решение не вступать в бой и вернуться в Порт-Артур. По сигналу с «Цесаревича», эскадра повернула на шестнадцать румбов и легла на обратный курс, оставляя противника за кормой.
Адмирал Витгефт и офицеры штаба эскадры, к сожалению, не знали (да и не могли знать, конечно), какое ошеломление, весьма близкое к панике, царило на японских кораблях. Несмотря на многочисленные агентурные сведения, японские моряки так и не верили до конца в возможность ввода в строй «Цесаревича» и «Ретвизана». Сейчас же, увидев эти корабли в строю русской эскадры с «Цесаревичем» в качестве флагмана, они были потрясены. Совсем недавно японский флот уже заплатил за слишком уж сильное пренебрежение противником гибелью двух броненосцев первой линии и нескольких других кораблей, а если вспомнить извечную японскую психологию, ввергающую их в уныние при любых неудачах, то цепь неудач, пусть даже очень короткая, могла иметь для флота адмирала Того, несмотря на его высочайшую боевую подготовку, самые катастрофические последствия. 10 июня 1904 года Русский Флот упустил свой шанс... В 20.15 «Цесаревич» привел русскую эскадру на внешний рейд Порт-Артура. Всю ночь русская эскадра отражала атаки японских миноносцев, а в 05.30 начала втягиваться на внутренний рейд. Капитан 2 ранга В. И. Семенов записал в своем дневнике: «Удрали! Отступили без боя!.. Утром — Бог пронес, вечером — Бог пронес, ночью — Бог уберег... А сами-то что же?.. Мне казалось, что в этот день бесповоротно решилась судьба Артурской эскадры...»