Огонь противника сосредоточился на «Цесаревиче», однжо, в первой фазе боя броненосец не получил опасных повреждений. Один 12" снаряд противника попал в правый борт «Цесаревича», причинив подводную пробоину, через которую корабль принял сто пятьдесят тонн воды, затопившей две междубортных отсека. Другим снарядом была разбита верхняя часть задней дымовой трубы. Крупным снарядом, попавшим в носовую часть «Цесаревича», сбило правый якорь, произведя большие разрушения на спардеке. 12" снаряд разорвался на крыше кормовой башни главного калибра, убив одного и ранив двух матросов в башне, а также, ранив матроса у дальномера на кормовом мостике. Два 12" снаряда попали в борт под кормовой 6" башней, пробив борт и уничтожив адмиральский салон. 6" снарядом, влетевшим в иллюминатор, было уничтожено помещение лазарета. От многочисленных японских перелетов рвались снасти, змеями развеваясь по ветру.
«Цесаревич» вел интенсивный ответный огонь, сосредоточив его на броненосце «Ми-каза». Однако, во всех башнях зарядка орудий сильно затруднялась, из-за выхода газов в башню при открытии замков. Более одной перезарядки комендоры не могли выдержать, поэтому в башни была назначена смена из числа комендоров мелкой артиллерии. Смена проводилась после каждого залпа. Свободная смена прижималась к башне, спасаясь от осколков беспрерывно падающих японских снарядов. Невзирая на эти чудовищные для морского боя условия ведения огня, залпы с «Цесаревича» постоянно накрывали флагманский броненосец противника «Миказа», который получил более двадцати попаданий крупными снарядами.
Один из снарядов «Цесаревича», пронизав грот-мачту «Миказы», разорвался на спардеке, убив двенадцать человек и ранив пять. Другим снарядом, попавшим в кормовую башню главного калибра, было выведено из строя одно 12" орудие и убит один матрос. При этом было ранено восемнадцать человек, в том числе, и командир башни капитан-лейтенант принц Хироясу — член божественной императорской фамилии. (Порванный осколками китель и брюки принца Хироясу до сих пор экспонируются в мемориале «Миказа» в Сасебо). Крупный снаряд, разорвавшийся на мостике, убил офицера и шесть матросов, ранив шестнадцать человек, в том числе, командира корабля, капитана 1 ранга Идзичи, и двух флаг-офицеров адмирала Того. Последующими попаданиями на японском флагмане было убито шестнадцать и ранено пятьдесят два человека.
Адмирал Витгефт руководил боем, находясь вместе со своим штабом на правом крыле ходового мостика, упорно отказываясь от предложения пойти в боевую рубку или, по крайней мере, на верхний мостик, где было безопасней. <\Все равно, где умирать,» — прервал доводы штабных адмирал Витгефт.