海战中北洋舰队虽腹背受敌，形势对我方非常不利，但广大官兵毫不畏缩气馁，反而“愈战愈勇，始终坚持不懈”。提督丁汝昌身受重伤，不下火线，裹伤后，仍坐于甲板上鼓舞士气，“激励将士，同心效命”。右翼总兵定远管带刘步蟾于丁汝昌负伤后，“代为督战，指挥进退”，尤为出力。
广大士兵顽强奋战，不怕牺牲的爱国主义精神更为感人。就连亲身参加海战的定远副管驾英人泰莱也承认：“众士兵均狞厉振奋，毫无恐惧之态。当时我在巡视，看一官兵身负重伤，一同作战的同伴嘱咐其入内休养，但是受伤的官兵依旧在炮座上，我见他已受伤严重，仍然坚守”。
超勇、扬威号虽被倭寇第一游击队击中起火，但并未停止战斗。官兵们一面救火，一面抗击。超勇号管带黄建勋落水后，“左一”鱼雷艇连忙驶近相救，抛绳予以救援，黄建勋没有接，从容赴死，舰上大部分士兵也都壮烈牺牲。
面对外敌的侵略，有血性国家将士都会希望自己死得其所，希望自己的最后一点荧光有价值。
记当时、只有西窗月。重进酒，换鸣瑟。
事无两样人心别。问渠侬：神州毕竟，几番离合？汗血盐车无人顾，千里空收骏骨。正目断关河路绝。我最怜君中宵舞，道“男儿到死心如铁”。看试手，补天裂。
致远号官兵奋勇杀敌，视死如归的英雄气概，尤为可钦可佩，可歌可泣。在管带邓世昌指挥下，致远号纵横海上，与敌奋战，中弹累累，受伤欹侧。在激烈的战斗中，炮弹垂尽。这时，恰好与倭寇舰吉野相遇。邓世昌见敌舰吉野有恃无恐的行驶着，船捷炮利，横行无忌，气愤地对大副陈金揆说：“倭舰主要是仗着吉野号，若是将它击沉，我军就可以集事翻盘。”
然后带领士兵企图冲击敌阵，继而发动冲角战术及鱼雷攻击，保全军之胜利。陈金揆觉得有道理，深感振奋，而后加速向敌吉野舰猛力冲去。倭寇官兵见状大惊失色，集中炮火向我方“致远号”射击，“致远”舰右侧鱼雷发射管被击中，引起大爆炸，3时30分，以右舷倾斜，最后在黄海海面上沉没。全舰官兵除七名遇救外，全部壮烈殉国。
弃身锋刃端，性命安可怀？
父母且不顾，何言子与妻？
名编壮士籍，不得中顾私。
捐躯赴国难，视死忽如归。
在艰苦的战斗中，涌现出许多英雄人物和感人事迹。当时在镇远号上参加战斗的洋员美国人马吉芬记载：镇远号“十二时巨炮炮手士兵，正在瞄准之际，忽然敌舰打来一发炮弹，正击中炮手头颅，士兵的头被爆碎，头骨片飞扬，波及附近炮员，而其他炮手都毫无惊惧，立即冷静的将炮手尸体移开，另一名士兵上前补位照准，向敌舰连续射击，已为同伴报仇。
镇远号炮术长的弟弟，来舰上看望兄长，因战机紧急，没能及时离舰下船，然后兄长就让弟弟，在露炮塔上服务，其弟热心勇猛，战斗中毫无惧色。炮术长身负重伤，被扶入舱中，弟弟只来看望兄长一下了表安慰，就回到原处继续战斗。最后，整个炮塔士兵除了炮术长的弟弟，没有不受伤身亡的。”
就这样，定远、镇远号在敌强我弱极其困难的条件下，继续与倭各舰相搏，经历了许久的战斗，巨炮都遭受损伤。定远号只有三炮，镇远号只有两炮，尚能施放。我方舰同时被火焚数次，但广大爱国官兵一面救火，一面抵敌，始终不懈。
在历时近5小时的黄海海战中，倭军指挥处置有方，战术运用得当，充分发挥了第一游击队航速高和舰炮射速快的优势，运用灵活的战术，始终掌握了战场主动权，损失较少，只有5艘战舰受伤，伤亡仅290人。北洋舰队的战场指挥严重失误，丁汝昌采取了极其不利于发挥机动与火力优势的阵法与战法，且交战不久就失去了对全舰队的统一战场指挥，加之弹药不充足，因此舰队损失重大。
此外，“济远号”率先逃跑，也影响了斗志。“经远”、“致远”、“超勇”、“扬威”和“广甲”号被击沉击毁，“靖远”和“来远”均受重伤，伤亡官兵约千余人。但是，我国广大爱国官兵是英勇顽强的。他们在惨烈的战斗中，奋不顾身，临危不惧，表现了中华民族不畏强暴、敢于和敌人血战到底的英雄气概。他们的爱国主义精神值得后人永远记取！！
这场清廷与倭寇的海战，被西方人称为“近数十年欧洲各国所未有”的黄海大海战，不论其兵力之多，时间之长，以及战斗的激烈，的确都是近代世界海战史上所罕见的。
此役北洋水师失利，共损失5艘战舰，倭寇海军多艘战舰重创，但未沉一舰。北洋水师退回旅顺、威海，避战保船，此役北洋水师虽损失较大，但并未完全战败。然而李鸿章为保存实力，命令北洋舰队躲入威海港内，不准巡海迎敌。才致使黄海制海权落入倭寇海军之手，对后期的战局具有决定性影响。
由此可以看出，黄海海战的结局，北洋舰队虽损失较大，但非完败。倭寇军虽获胜，但非完胜。倭寇并未达到其所有目的。北洋舰队的任务主要是为运送陆军的船队护航。由于北洋舰队进行了五个多小时的奋勇抵抗，赢得了时间，援朝陆军得以乘机安全登陆，完成了护航任务。
特别是倭舰遭定远、镇远的沉重打击，余悸未消。因此，黄海海战后，倭寇联合舰队并没有发动主动进攻。但海战后，倭寇帝国主义极力大肆宣扬什么黄海海战是倭寇海军的“大胜”、“奇捷”，用以欺骗世界舆论。而清政府中的一些投降主义者和被渗透的汉奸则故意夸大损失，散布失败主义情绪，瓦解斗志，涣散士气，为妥协求和制造舆论。
黄海海战结束以后，1894年9月25日，济远舰管带方伯谦被以“临阵退缩，致将船伍牵乱”的罪名斩首。