1895年1月30日，威海卫城失陷，日军占领威海湾周边炮台。北洋舰队尽管冒险接近岸边，用舰炮攻击日军支援陆军作战，可是保卫舰队的防军丢下北洋舰队向芝罘方向遁逃。日军担心残存的北洋舰艇一旦逃走与南洋舰队会合，仍会成为联合舰队的威胁。2月1日，天气恶化，低温和暴风雪使大炮结冰，战舰暂时失去战力。2月2日，天气好转，联合舰队与北洋舰队、日岛、刘公岛炮台进行了激烈的炮战，但始终未能接近港湾。威海卫军港东西入口附近，设置有钢索栅栏，栅栏为方柱或圆柱，每根长3.6米，直径30厘米，柱和柱之间用三根钢索连接，漂浮在海面，每十根栅栏系在一挺锚链上，深入海底，栅栏外布设水雷，大型军舰无法直接驶入。由于东入口南岸失守，连接水雷电线的控制室被破坏，日舰队计划冲入港内消灭北洋海军。2月3日20点40分，日军派出2艘鱼雷艇破坏东口钢索栅栏，发现设备牢固，不易拆除，同时还引来了北洋海军控制的炮台和中国巡逻艇的炮击，日军鱼雷艇只能撤退。但日军也发现威海湾东口靠近炮台一侧有一个40多米的空隙，空隙处虽然水浅，大型舰艇无法通过，但吃水不深的鱼雷艇可航行通过。2月4日，伊东祐亨改变原计划下令鱼雷艇队夜间潜入湾内袭击北洋舰队。2月5日战舰“定远号”中雷大破坐滩，2月6日巡洋舰“来远号”、训练舰“威远号”、布雷船“宝筏号”中雷沉没。2月7日日军修复被清军炸毁的赵北嘴炮台上的重炮，上午7时开始在陆上海上同时向清军刘公岛、日岛炮台发动总攻，日岛炮台被击中弹药库爆炸。激烈的炮战中北洋水师9艘鱼雷艇突然从港湾西口驶出向烟台方向逃跑，在“吉野号”等日舰追击下多数搁浅被俘，只有一艘成功逃走，北洋鱼雷艇队全队覆没。2月8日联合舰队炮击刘公岛东南端炮台，鹿角嘴炮台炮击刘公岛西端炮台，南岸各炮台一齐向湾内开炮，北洋水师战舰在湾内四处躲避已无招架之力。9时30分，“靖远号”巡洋舰被击沉。战至2月12日清军弹尽粮绝士气完全丧失，13日起两军代表商议投降协议，17日伊东祐亨与牛昶昞在降书上落印签字，被解除武装的“康济号”运送丁汝昌等将领的遗体缓缓驶离威海卫，残存的北洋舰船被编入联合舰队，威海卫之战落下帷幕。
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