7月21日至7月23日，为增援在朝鲜牙山的清军，清政府总理各国事务衙门用重金雇佣的爱仁、飞鲸、高升等三艘英国商船，分别载着2500名清军和后勤物资，从大沽口开航。24日，当爱仁、飞鲸两船到达牙山湾时，高升号还在途中。25日凌晨，为3艘运兵船护航的北洋舰队巡洋舰济远号、炮舰广乙号，从牙山湾起锚返航归国。当晚近8时，当济远、广乙号驶至牙山湾丰岛海域时，突然发现日本联合舰队第一游击队的吉野、秋津洲、浪速三艘巡洋舰，快速驶来。当双方军舰相距大约三千米时，日本联合舰队旗舰吉野号突然发炮，首先向清济远舰轰击；接着，日舰秋津洲、浪速号集中火力进攻济远号，击中了济远号的瞭望台。中国军舰被迫还击，丰岛海战开始了。济远号在还击中击中了浪速号的左舷及船尾，但不幸的是指挥作战的大副沈寿昌、二副柯建章先后牺牲。
此时的广乙号连发炮火，正准备向日舰发射鱼雷时，被秋津号击中甲板，击坏鱼雷发射管，死伤二十余人。经过一个多小时的激战，多处中弹被重创的广乙号只好向朝鲜西海岸方向退走，驶至十八岛处搁浅。管带林国祥见舵已失灵，难以再战，为使军舰不落敌手，下令炸毁炮舰。。。。。。
受伤的济远舰在向旅顺方向撤退时，已阵亡13人，负伤40余人。正当日舰吉野、浪速号追赶济远舰时，满载清兵的英国商船高升号和载有20万两饷银的北洋木质炮船操江号，在准备驻往牙山湾时，途经海战战场，这时日舰马上调转船头，由吉野号追击济远号，由浪速号俘获高升号，由秋津洲舰截击操江号。
当吉野舰追近济远号时，济远号水手王国成、李任茂等不顾日舰炮火的攻击和管带方伯谦的“撤退”命令，用后主炮连续反击，三炮击中吉野舰，使其不再追而溃逃。没有多少抵抗能力的操江号，终被秋津号俘获，为驻扎朝鲜清兵准备的20万两饷银也被掠走。悬挂英国国旗的高升号，是在浪速舰舰长东乡平八郎大佐下令鸣放空炮进行恐吓的情况下，才抛锚停船的。日军要求船上和清军投降，而高升号上的一千一百多名清军官兵大义凛然，宁死不降。浪速舰便向高升号发射鱼雷和用火炮轰击。船上清军官兵，同仇敌忾奋起还击。高升号被击中多处，锅炉爆炸，最后沉没，清军纷纷落水，而灭绝人性的日军却乘小艇对落水清军疯狂进行扫射。除约二百名清军被过往的英、法船只救生外，其余八百多名官兵全部殉难。
当时的目击者德国人汉纳根记录说：“我看见一只日本小艇，满载着武器和人。我以为他们是来搭救的，但完全预料错了，他们向这只正在沉没的船上的人开起枪来。”对日本海军这种惨无人道的行径，英国东洋舰队司令弗利曼特中将也进行了强烈的抨击。
高升号被击沉引起了英国的激愤，英国报纸斥责日本海军击沉“中立国”商船是违反了国际公法。7月28日，日本外相陆奥宗光在给首相伊藤博文的信中认为：“此事关系重大，其结果难以估量，不堪忧虑。”担心招致英国等欧洲大国的干预。后来，日本和英国几经磋商，两国达成“谅解”，并做出了这样一笔交易：日本政府愿意赔偿高升号的损失；英国外交部声称日本军舰有权击沉高升号，因为高升号从大沽口起航时，中、日两国已经开战。英国法庭判决：责任不在日方。最终，高升号的全部损失由租船的中国轮船招商局向出租者--英国怡和公司进行了赔偿。软弱的清朝政府此时成了一团可被任何列强肆意揉搓的软泥。 可笑的是，临阵脱逃的济远舰管带方伯谦归航后，谎报击毙了日本海军司令官，清政府竟信以为真，在奖给他2000两赏银的同时，还“告谕全军，以为鼓励”。 丰岛海战使日本切断了中国至朝鲜的海路。7月28日，发生了成欢之战，日军陆军攻破在距牙山20公里的要冲一带成欢驿，防守的清军伤亡二百余人，日军伤亡八十余人，清军突围时遗弃的枪炮弹药及给养，全部被日军所获。
