Ночь на 3 декабря выдалась тёмной, валил густой снег. Около 3 ч ночи японские миноносцы пошли в шестую атаку, на этот раз они одновременно заходили с разных курсовых углов. Первыми пошли миноносцы 2-го отряда № 36, № 37 и № 49. Из-за сильного снегопада они не сразу нашли русский броненосец, но в итоге, пробившись через заградительный огонь, выпустили торпеды. Из 21-го отряда вышел в атаку только миноносец № 44, на котором находился командир отряда капитан-лейтенант Эзози. Под прикрытием снегопада он подошёл к «Севастополю» почти в упор и выпустил торпеду. Снарядом с броненосца Эзози был разорван на куски, но миноносцу удалось самостоятельно вернуться на базу.
Затем в атаку пошёл 14-й отряд. Головной миноносец «Чидори» в густом снегу проскочил «Севастополь» и выпустил торпеду в пароход «Кинг-Артур», а второй торпедой подорвал торпедный миноносец «Сторожевой». Следующим шёл «Хаябуса». Подойдя к «Севастополю» вплотную, он выпустил торпеду. Концевыми шли «Касасаги» и «Манадзуру»; пробившись через заградительный огонь, они выпустили торпеды и скрылись в темноте.
Схема 32. Японский миноносец № 42
В эту ночь в «Севастополь» попало три торпеды. Одна взорвалась в сетях бона, вторая — в бортовых сетях, а третья попала в незащищённую кормовую часть броненосца. Взрыв сильно разрушил корму, в результате были затоплены рулевое, румпельное и провизионное отделения, повреждён кожух дейдвудной трубы. Подводная пробоина имела размер 3x1,5 сажени (5,4x2,8 м). «Севастополь» получил сильный дифферент на корму. Он отдал левый якорь и стал подтягиваться к берегу до тех пор, пока корма не села на грунт.
Полученные в эту ночь повреждения броненосца были настолько серьёзны, что на его ремонт с помощью кессона потребовалось бы не менее месяца. Тогда по проекту инженера Кутейникова приступили к изготовлению особого лёгкого пластыря для заделки пробоины в корме. От полученных пробоин и сотрясений при взрывах в сетях многочисленных торпед корпус броненосца тёк, как решето. Во время прилива вода на «Севастополе» поднималась выше жилой палубы и сравнивалась с уровнем воды за бортом, крен был до 4°. При отливе крен броненосца доходил до 8°.
Оценив состояние «Севастополя», капитан 1 ранга Эссен вынужден был отказаться от мысли идти на нём на прорыв японской блокады. Он приказал свезти всю малокалиберную артиллерию на берег и откомандировать на сухопутный фронт большую часть экипажа. Оставшиеся на броненосце матросы заделывали мелкие пробоины, чтобы уменьшить крен.
За всё время атак с 27 ноября по 3 декабря японцы выпустили по «Севастополю» около 80 торпед. Огнём с броненосца, прикрывавших его кораблей и береговых кораблей были потоплены два японских миноносца (№ 53 и № 42), серьёзно повреждены миноносцы «Аотака», «Кари», «Цубаме», «Хато», «Манадзуру», № 44, 46, 49, 56, 58, 60, 62, 64. Часть повреждённых миноносцев японцы до конца войны так и не смогли ввести в строй. Погибли пять японских офицеров (в том числе капитан-лейтенант Эзози) и тридцать нижних чинов.
Днём 3 декабря адмирал Того счёл «Севастополь» полностью небоеспособным и приказал миноносцам прекратить атаки. Между тем оставшаяся на броненосце часть команды по приказу Эссена кое-как заделала пробоины и выпрямила корабль. После этого 305-мм и 152-мм орудия броненосца открыли огонь по противнику. Последнюю стрельбу «Севастополь» провёл 19 декабря, а вечером был получен приказ начальника отряда о затоплении оставшихся на плаву судов в связи с капитуляцией Порт-Артура.
Несколько слов надо сказать и о других кораблях эскадры. Минный заградитель «Амур» ещё 3 июня наскочил на камень и больше не вводился в строй. 5 декабря 1904 г. он был потоплен в гавани японскими снарядами. 17 октября 11-дюймовыми снарядами был потоплен вспомогательный крейсер «Ангара». В октябре 1904 г. канонерская лодка «Отважный» перешла из гавани Порт-Артура в бухту Белый Волк. В ночь на 20 декабря она была затоплена экипажем на внешнем рейде Порт-Артура. Канонерская лодка «Гиляк» была потоплена 11-дюймовыми японскими снарядами 25 ноября в гавани Порт-Артура.
Вечером 19 декабря шесть миноносцев, а также несколько паровых катеров вышли из гавани Порт-Артура. Миноносцы «Властный», «Статный», «Сердитый» и «Скорый» благополучно пришли в китайский порт Чифу, миноносцы «Бойкий» и «Смелый» — в германскую военно-морскую базу Циндао. На миноносцах были вывезены из Порт-Артура знамёна русских войск и секретные документы. Ни один из пошедших на прорыв миноносцев и паровых катеров не погиб.
Оставшиеся в Порт-Артуре миноносцы «Боевой», «Бдительный», «Сильный», «Сторожевой» и «Разящий» в ночь на 20 декабря были взорваны при помощи боевых частей мин Уайтхеда.