К вечеру, в начале шестого, крупнокалиберный снаряд противника разорвался в середине фок-мачты «Цесаревича».
В это время на мостике находились адмирал Витгефт и несколько офицеров. Витгефта взрывом разорвало на куски, погибли также флагманский штурман лейтенант Азарьев, флаг-офицер мичман Эллис и несколько матросов. Многие офицеры и начальник штаба контр-адмирал Матусевич получили тяжёлые ранения.
После гибели адмирала Витгефта командование эскадрой взял на себя капитан 1 ранга Иванов. Он не стал подавать сигнала о гибели командующего, чтобы в разгар боя не вызвать паники на эскадре.
В 17 ч 45 мин второй тяжёлый снаряд разорвался вблизи рубки «Цесаревича». Погибли несколько офицеров и матросов, были повреждены рулевой привод и все приборы управления кораблём и артиллерийским огнём. Броненосец, потеряв управление, начал описывать циркуляцию, но сигнала о том, что он вышел из строя, подать было некому. Командиры «Ретвизана» и «Полтавы», следовавшие за «Цесаревичем», решили, что Витгефт маневрирует, чтобы лечь на новый курс, и пошли вслед за ним. Но вскоре стало ясно, что броненосец не управляется, строй русской эскадры нарушился, а японцы усилили огонь.
Тут командир «Ретвизана» капитан 1 ранга Щенснович повернул на неприятеля, чтобы таранить один из его кораблей. Японцы сосредоточили на русском броненосце сильный огонь, но «Ретвизан», стреляя, шёл полным ходом. Когда до противника оставалось не более 12 кабельтовых, на «Микаса» поднялся чёрный столб дыма и окутал всю его переднюю часть. Но в этот момент Щенснович был ранен, и «Ретвизан» отвернул. Хоть и не удалось до конца осуществить замысел, но всё же манёвр «Ретвизана» дал возможность командирам других русских кораблей выровнять строй, однако у них не хватило решимости пойти за «Ретвизаном» и поддержать его атаку.
Пока «Ретвизан» шёл на таран японского броненосца, на мостике «Цесаревича» пришёл в себя раненый артиллерийский офицер лейтенант Ненюков. В рубке, кроме него, все были мертвы. Ненюков встал к штурвалу, но корабль его не слушался, тогда лейтенант передал управление через центральный пост на нижний штурвал, но также безрезультатно. Тут в рубку поднялся старший лейтенант Пилкин, ему Ненюков и сдал командование. Машинный телеграф был выведен из строя, и Пилкин с большим трудом перевёл управление в центральный пост. Вскоре командование принял старший офицер корабля капитан 2 ранга Шумов. Он приказал поднять сигнал по эскадре, что адмирал передаёт командование флагману контр-адмиралу Ухтомскому, находившемуся на «Пересвете».
Ухтомский же передал сигнал эскадре «следовать за мной», на том и ограничился. Но приказание это никто из командиров кораблей не выполнил, а впоследствии все утверждали, что не заметили его. В кильватер «Пересвету» вступила одна «Победа». «Ретвизан» повернул к Порт-Артуру и вскоре скрылся из виду. Позднее за «Пересветом» последовали броненосцы «Полтава», «Севастополь» и «Цесаревич».
Главные силы японцев прекратили огонь и ушли на север, с ними ушёл и 6-й отряд. 3-й отряд, находившийся с юга, вёл огонь по концевым русским кораблям. 5-й отряд с присоединившимся к нему броненосным крейсером «Асама» также пытался помешать отходу русских.
После ухода главных сил японцев на север русские крейсера оказались в очень невыгодном положении. Японские броненосцы открыли по ним огонь. Командовавший отрядом контр-адмирал Рейценштейн, находившийся на «Аскольде», решил, что эскадра окружена японцами, поднял сигнал «крейсерам следовать за мной» и пошёл на прорыв к югу, пересекая курс своих броненосцев, идущих к Порт-Артуру. За «Аскольдом» последовал «Новик». «Диана» и «Паллада» отстали. Несмотря на сильный артиллерийский огонь японцев, «Аскольду» и «Новику» удалось прорвать кольцо и уйти, а «Диана» и «Паллада» присоединились к своим броненосцам. На этом сражение прекратилось. Японские корабли около 8 ч вечера скрылись в южном направлении.
В девятом часу вечера за «Пересветом» шли «Победа» и «Полтава». Все навигационные приборы на кораблях были выведены из строя, поэтому ориентировались по Полярной звезде. «Севастополь», «Цесаревич», «Паллада» и «Диана» отстали.