整个六月份，日本海军都在加紧备战中渡过。
在外执行任务的松岛、高千穗、高雄、大和等舰迅速归队，正在船坞修理的严岛、桥立、扶桑、浪速、比睿等舰则被要求抓紧抢修。
至六月下旬，所有舰艇和官兵均已聚集于佐世保，开始进行紧张的训练和实战演习。其中常备舰队重点演练了分进合击的战术。
七月上旬，在海军军令部长牟田仓之助的主持下，海军编制进行了大规模调整。
牟田将海军常备舰队和西海舰队合编为联合舰队，以伊东祐亨为联合舰队司令官，坪井航三为常备舰队司令官，相浦纪道为西海舰队司令官。
常备舰队编成如下：
战舰：大风、凤翔、松岛、严岛、桥立、扶桑、浪速、高千穗、比睿、吉野、高砂、千代田、秋津洲；
通讯舰：八重山；
附属舰：驻紫、爱宕、摩耶、鸟海、天城；
另有运输船山城丸、近江丸，以及鱼雷艇五艘。
西海舰队主要由小型铁甲舰金刚号以及数艘炮舰组成，负责日本近海防卫。
至此，日本海军已经完成了对清作战的组织准备工作。
在海军战略方面，牟田主张采取攻势，利用己方的优势兵力夺取和掌握制海权。日本大本营采纳了牟田的主张，并根据海军的战况和进展，制订了相应的作战方案。
7月22日，日本大本营向伊东司令官发出命令：贵司令官当率领联合舰队控制朝鲜西岸海面，在丰岛或安眠岛海域附近的方便地区，占领临时根据地。同时，日本政府还通过英国驻日本公使楚恩迟转告清政府：如果中国派兵增援驻朝军队，应视为对日本表示敌意的行动，日本有权发起攻击。
当时，海军大臣西乡从道提出质询：此期间若遇中国舰队，或中国有增派军队之事实，日本舰队立即开战，在外交上有无困难?
外交大臣陆奥宗光果断地回答：“作为外交上的顺序，没有什么问题。”这就赋予了日本海军袭击北洋舰队的行动自由。
在这种情况下，历史上的丰岛海战不可避免的重现了。
不过，自认为有英国的帮助和德国的“暗中支持”，李鸿章在思想上更为积极。
当时，牙山清军已经处于险境，和日军相比兵力大大不足，但是由于有良好的防御工事，因此李鸿章决心大举增援，以使日本不敢妄动。
7月22日早晨，丁汝昌命济远，广乙、威远三舰由威海出发，以副将济远管带方伯谦为队长，护卫爱仁、飞鲸等运兵船到牙山，并到大同江一带游巡。本来，丁汝昌准备率海军大队随后接应，但李鸿章来电否定了丁妆昌的计划，不过考虑再三，尤其是从德国回航的新式装甲炮舰“宁远”号和“抚远”号已经抵达威海，正在紧张的安排人员和演练武备，所以本着持中而论的念头，他下达了“以致、靖二舰负责接应”的命令。
由此，丰岛海战的面貌被彻底改写。
23日，济远等三舰抵达牙山。24日早晨4点，爱仁号到达牙山，8时，卸载完毕，即出牙山口返航．同日下午，飞鲸来到。因为威远已在早晨送电报往仁川，此时尚未返回，只有济远、广乙两舰协助卸船，再加上飞鲸装兵虽然较少，但其他杂项较多，除四个营的粮米八百石，军马四十七匹外，还装有大量的余银、炮械、子药等件，所以卸船比较费时间。
此时，中国军舰发现一日舰在白石浦口外游弋。到下午5点，威远由仁川回到牙山。威远管带林颖启报告称：接英国舰长罗哲土的消息，说日本大队兵船明日即来。
方伯谦见情况紧急，考虑到威远是木船，不能承受炮火，而且行驶迟缓，万一出口遇敌，徒然损失一船，便令威远于当天晚先行离开牙山。
到25日凌晨，飞鲸船上的兵马才有过半登岸。
延至早晨4点，飞鲸所载兵、马、粮米、军饷、炮械、子药等已大部分上岸，方伯谦不敢再耽搁，便率济远、广乙起碇返航。
不过，回航的时间已经太晚，日本第一游击舰队的4条快船已经逼近了牙山湾口。
上午8点，日本第一游击舰队和济远、广乙二舰迎面相遇。坪井航三在旗舰“浪速”号上下达了开战的命令。浪速、秋津洲、吉野、高砂四舰以一字纵队封锁了济远西去的航道，并率先发炮，战斗爆发。
就水兵和炮手的素质论，日军比起北洋还有不小的差距。而且“济远”号上的官兵和军舰已经磨合近10年，各方面都十分熟练。
8点半，广乙独自东驶远离济远。此时，济远已牺牲三十人，受伤二十七人，势难抵御，便趁机以全速向西北驶避，舰长方伯谦命令降下龙旗，升起白旗和日本国旗。
这时候，从“浪速”号望去，西方海上出现两缕汽烟，但一时辨认不出为何国舰船。坪井航三下令各舰采取“自由运动”。于是，吉野、高砂二舰转舵追击广乙，浪速和秋津洲则尾击济远。
9点，清军运输舰高升从浪速右舷通过，向东驶去。于是，浪速一面命令高升停驶，一面追击乘机以全速驶逃之济远。
9点半，在两千米的距离上，济远炮手王国成以150毫米尾炮攻击浪速，发四弹，命中三发。其中一发开花弹打中“浪速”号水线，海水从右舷灌入煤仓，舰体微倾。
从德国购回的一批开花弹早在半月前便已经发放了一部分到达各舰，其中各舰150毫米炮每门发开花弹5发。
浪速受伤后，速度大减，坪井航三心中惊骇，遂下令转舵回避，并打出信号旗召回吉野和高砂二舰。
吉野号在河源要一的指挥下先是追击广乙，广乙避战，向浅水区行驶逃逸，结果搁浅在十八岛北侧的浅滩上。舰长林国祥下令焚船。
见到浪速的信号指令后，吉野两舰舍下广乙全速向西驶去。
此时，还有一艘清军运输船“操江”号跟在“高升”号后方，两船相距约八千米。“操江”号上当时已经可以听见隆隆炮声，不过遇到悬挂日本旗的济远非但没有向其开炮，还下半旗致敬，遂以为战事未开。他们把济远当成一艘日本军舰了。
及至“高升”号被勒令停轮后，“操江”号才终于明白了过来，赶紧转舵西逃，不过其航速不过八九节和怎么可能逃得过日本巡洋舰的追击。
到上午11点，“操江”号投降后被秋津洲带往联合舰队本队驻地群山湾，吉野和高砂则联手追击向西北逃窜的济远。
浪速则和“高升”号对峙，由于后者悬挂英国国旗，因此事情颇难处理。
到中午12点时，“高升”号虽然停轮但是船长大副等英国海员均被清军控制，所以不准日军登船。
就在这时，西方海面再次升起两道烟柱，原来是奉命接应的经远舰和来远舰终于赶来了。
当看清对面的清军实力后，坪井航三铁青着脸下令转进，不过舰长东乡平八郎却一再苦苦劝说：“高升船上有大量清军士兵，趁此机会将其击沉再撤退不迟啊！”
“东乡，你的胆子可真大，那是一条英国船，在无法确保欧洲人的安全之前，绝不可轻动。”
“浪速”号由于进水失速，最大航速已经从18节降到14节，即使轮机过载也是跑不过最大航速18节的致远和靖远二舰的。
不过，致远管带邓世昌远远的便看清了浪速的受伤的情况，待小艇从高升问明情况回来后，邓世昌下令护送高升进入牙山湾。
而后，致远和靖远二舰快速向北驶去，寻找并支援济远舰。