当“瓦良格”号舰长鲁德涅夫海军上校发现函馆港外已经密密麻麻地布满了挂着龙旗和旭日旗的军舰时，心里生出的第一个念头就是：“突围，去符拉迪沃斯托克与舰队主力汇合。”
位于北海道岛南端的函馆自1895年以来一直处于俄国军队的占领下，俄军在这里建设了军港和要塞，俄国移民还在这里修建了一座全新的俄国风格城市，称为“新罗斯托夫”，城中设有“新北岛总督府”，由沙皇亲自任命的总督负责整个北海道地区的行政管理和军事统治。
俄国自占领北海道及其附属岛屿以来不断实施所谓“本土化”政策，即驱逐当地的日本原住民，将他们的土地廉价转让给俄国移民，到1903年，北海道全岛已经移入了二十万以上的俄国居民，他们在当地政府组织下砍伐森林、开垦土地、发展畜牧业，新建了一大批俄国化的村镇，这些村镇上的青壮年男子均在总督的要求下编成民兵部队，以随时守卫“家园”。以上举措大大加强了俄国在北海道的统治力和防御力，给联军收复该地增添了困难。
东亚联军大本营决定对俄开战时，已经决定以日本陆军三分之二以上的常备兵力配合联军的第三机动舰队部分兵力，执行攻取北海道作战。陆军方面组建了以冈泽精大将为司令官的北海道军团，编有日军第2、3步兵师，第21、23独立步兵旅和海军陆战第1旅，共计十万三千人。
海军方面组建了以严复中将为司令官、东乡平八郎中将为参谋长的北海道攻略支援舰队（以下简称支援舰队），含华军战舰第11、12预备战队的4艘二等战列舰“龙威”、“凤翔”、“镇远”、“定远”，日本装巡第2战队的2艘装甲巡洋舰“磐手”、“高砂”，以及华军轻巡第2战队的4艘防护巡洋舰、日军轻巡第1、3战队的8艘轻巡洋舰、华军驱逐第2战队的8艘驱逐舰和日军驱逐第1战队的8艘驱逐舰，共12艘轻巡洋舰和16艘驱逐舰。
1903年9月7日，支援舰队秘密在本州东北的宫古湾集结，9月8日夜，舰队起航开往函馆，次日清晨即出现在函馆港外。函馆又称箱馆，是为日本自美国佩里舰队“黑船来航”事件后，闭关锁国体制遭破坏，被迫对外开放的首批港口之一，先后建有英、法、美、俄等列强诸国的领事馆和租界。
日本明治元年（1868年），幕府海军副总裁夏（原字木左夏右）本武扬曾率幕府海军主力逃到这里，组建了“虾夷共和国”，不到六个月即告崩溃，夏本向政府军投降。往事已矣，如今的函馆港，俨然俄国领地，旧城早已破败，“新罗斯托夫城”则一派繁华，各国领事馆早已舍旧入新，也即间接承认了俄国对此地的占有。
按照1896年日俄条约规定，北海道仍是日本领土，日本有权向北海道派出行政官员，但因为条约也规定，日本不得派军警进入北海道，这就意味着日本事实上根本无法对北海道实施行政治理，于是由日本政府派到函馆的“北海道府知事”反倒犹如进驻外国城市的领事。
俄国为了能够长期占有北海道，不断加强着作为北海道最完善港口的函馆港的防御。1897年起，俄军开始大规模修建函馆附近的要塞群，至1903年初，要塞第一期工程完成，沿海岸线修建和扩建了5个永久性炮台，在内陆修建和扩建了3个堡垒、2个支撑点和2个炮台。随着战争的危险日日渐迫近，俄军又不断扩建和加固函馆要塞，到战争爆发前，函馆要塞内共驻扎有一万一千名俄军，外围防线上还另有九千人，海岸炮台上安装有36门大中口径海岸炮，陆上防线的筑垒工事中配备了大约100门火炮和20挺机枪。
9月9日清晨，函馆港内停泊着4艘俄国军舰，它们是一等巡洋舰“瓦良格”号，二等巡洋舰“巴扬”号、“俄罗斯号”，以及炮舰“高丽人”号，这些军舰构成了“北太平洋分遣队”，这支分遣队的主要任务是协助陆军防卫“新罗斯托克”，但在“瓦良格”号舰长兼分遣队司令官鲁德涅夫海军上校看来，面对港外占绝对优势的敌军分舰队，分遣队的4艘中小型军舰根本无法在港口防御战中起到实质性作用，倒不如冲回符拉迪沃斯托克，与主力舰队汇合，那里的炮台装备大量巨炮，要比这个小港安全些，更重要的是，符拉迪沃斯托克的装甲舰一定正迫切需要着巡洋舰的辅助和保护。
巡洋舰“瓦良格”、“巴扬”和“俄罗斯”的航速均达到了23节，可以轻松摆脱敌方大型战舰的追击，但炮舰“高丽人”的航速却只有不到18节，很容易被敌军捕获，并且还会拖累编队的整体航速——军舰编队的最高航速是由编队中速度最慢的舰艇决定的。
鲁德涅夫上校于9月9日早上10点召集4艘军舰的高级军官开会，宣布了战争爆发的消息——半小时前“新北岛”（俄国对北海道的殖民称谓）总督安德留沙将这个消息通知了他。鲁德涅夫随后阐述了他的想法，大家一致同意突围，但就是否留下“高丽人”号的问题产生了争执。“不，我们也要回去，我们即使不和巡洋舰在一起，也能够自己突出去。”
“高丽人”的舰长如此说道。“你们冲不出去，你的军舰会很快完蛋，熊熊燃烧，变成碎片，每个人都得去喂鱼，老兄，留下吧，这与荣誉无关。”
鲁德涅夫说，但没能说服对方，“高丽人”的舰长大声嚷嚷，说他不怕死，他船上的人也都不怕死，就算船沉了，他们游也要游回符拉迪沃斯托克。“那么你们游好了，不过最好往这边游，这边比较近一点。”
鲁德涅夫说，不顾“高丽人”号舰长的反对，作出了决定：下午16时之前，3艘巡洋舰设法突围回符拉迪沃斯托克，炮舰“高丽人”号则留在函馆。
就在俄国军舰作着突围准备的同时，日军的20艘运输船却已经载着第2步兵师的34000名官兵和120门大小火炮，在2艘中国装甲巡洋舰“建北”、“建南”和4艘日本轻巡洋舰以及8艘日本驱逐舰的掩护下，在函馆以北的鹫之木展开登陆，35年前，夏本武扬的幕府军正是在此登陆并随后攻克箱馆的。联军支援舰队司令官严复中将高居旗舰“龙威”的指挥台上，身边立着参谋长东乡平八郎中将。
九年前，严复身为“龙威”舰的姊妹舰“凤翔”之舰长，东乡则是日本海军“浪速”号巡洋舰舰长，皆欲置对方于死地而后快。一晃九年过去，当年的敌手如今却共处一舰，以战友的立场互相扶持，虽是当年万万不曾想到过的，却也无法令两人有太多的惊异。
严复曾在战后的回忆录中写到：“……东乡是个好参谋长，他的意见对我很重要，但他似乎不喜欢我派给他的翻译，总喜欢用他那蹩脚的汉语直接与我说话，这样做的后果是，我不得不另外给他派了个不会日语的翻译，时刻呆在他身边，与他交谈，熟悉他的蹩脚汉语。从此以后，我就等待东乡把所有话说完之后，再背地让那个翻译解释给我听……”
东乡平八郎则在他的回忆录中写到：“……严将军好食甜品，每战前皆大嚼从各地搜罗而来的糕点甜食，且从不问我是否也愿意品尝，好象早就对我了如指掌，知道我喜欢淡味的食品一般……”
此时，两人并立高大的指挥台上，遥望函馆港，这日天气晴好，可以从望远镜中清晰地观察到港内的俄舰舰影。“停泊场只有4艘军舰，出入口有点窄，鱼雷攻击很困难……重要的是炮台，海岸炮台似乎很坚固，看不到粗一点的炮管，听说装备了几门地阱炮……”严复低语道，他知道东乡听得见，也至少听得懂一半，这就足够了。
所谓的地阱炮即是火炮将安置在地下工事中，需要发射时，借助机械装置抬起，发射后又再缩回地下装填，可有效躲避敌方炮火，故具有极高的生存力，只是因构造复杂，移动困难，价格昂贵，难以广泛装备，故只适用于大口径的要塞炮。“试探着攻一下好了，看看究竟实力如何，可能的话，把那4艘碍眼的小船顺便收拾掉罢。”
严复说道，看了东乡一眼，东乡很认真地点了点头，似乎他完全听明白了。“他真的全都听明白了？”严复担心地想，唤来了传令官，发布了命令：各巡洋舰以上舰长和各驱逐战队司令官集中到旗舰开会。
作战会议上，严复迅速下达了作战命令：“……全部巡洋舰以上舰只编成单纵队，依次为……日本驱逐1战队在左掩护，中国驱逐2战队在右掩护……15点30分舰队主力开拔，自西北方向突入，各舰参谋注意记录敌海岸炮位置，没有司令官命令不得擅自入港，注意保持编队，但可以做小范围机动以规避敌岸炮火力，遇到敌舰则以主炮火力迎击，若敌舰企图逃向外海，则由装甲巡洋舰“磐手”负责带领所有巡洋舰展开追击，驱逐战队时刻待命出击……”
午后，白云片片，不时一圈阴影晃过海面，浪声滔滔，却似挽歌。15点20分，函馆港内，鲁德涅夫上校命“瓦良格”舰上全体人员在甲板上列队，宣布突围的命令。
“我们必须突围，回到主力舰队身边，那里更需要我们。我们就要前去突围，同拥有好几艘大型战舰的敌人分舰队战斗，无论他们多么强大……也阻止不了我们回到符拉迪沃斯托克的决心，一定要回去，即使战斗到最后一个人！”鲁德涅夫当时并没有想到，如果全都战死了，还怎么回符拉迪沃斯托克去。
5分钟后，“瓦良格”号上汽笛长鸣，舰尾腾起一股股浪花，细而高的舰首劈开海面，向港外驶去，后面依次跟着巡洋舰“巴扬”号和“俄罗斯”号，“高丽人”号被抛弃了，孤零零地呆在军舰停泊场，不过这也许又是它的幸运。
15点30分，集结在港口西北大约一万码距离上的联军支援舰队开始行动，以战舰“龙威”为首，主力舰只编为单纵队，向后依次为战舰“凤翔”、“镇远”、“定远”，装甲巡洋舰“磐手”、“高砂”，以及全部12艘轻巡洋舰。左右各布置了8艘驱逐舰以为掩护。
因为编队内老式战舰“镇远”、“定远”的拖累，编队最大航速只能达到13节，但若是巡洋舰单独编队，则可以达到21节的最大编队航速。“3点钟方向发现敌舰活动，数量3艘，速度20节以上，航向270度（正西）。”
听到这报告时，严复早已从望远镜中发现了全力逃跑中的俄舰，他身旁的东乡中将脱口而出：“沙闷来烧屎吗？”翻译立即在严复身边解释道：“他们来找死吗？”“我也是这么想的。”严复笑吟吟地说道，叫来传令兵。
旗舰“龙威”号的主桅上随即先后升起一系列信号旗：“巡洋舰战队脱离编队”、“巡洋舰战队追击敌舰”、“战舰战队跟随旗舰运动”……
装甲巡洋舰“磐手”号迅速转向，带领着其姊妹舰“高砂”号，以及中国轻巡第2战队的“大刀”、“陌刀”、“长刀”、“马刀”号防护巡洋舰，日本轻巡第1战队的“朝日”、“春日”、“日清”、“日进”号轻巡洋舰，日本轻巡第2战队的“鸟羽”、“妙高”、“利根”、“最上”号轻巡洋舰，共14艘巡洋舰，似饿狼扑食般向3艘俄国巡洋舰追杀而去。
严复中将亲率4艘战舰和16艘驱逐舰继续向港口接近，不一时，俄国岸炮开火了，水柱纷起，云雾洗洗，曾经在中日战争中功勋卓著的4艘战舰在严复中将的精巧指挥下，曲折运动以避开敌岸炮炮火，同时各舰的参谋官一刻不停地观察岸上敌炮位置，并一一记录于图纸上。
15点50分，“龙威”首先以其前炮塔上的2门305毫米/24倍径炮向5500码外的敌岸炮阵地开火，随后“凤翔”、“镇远”、“定远”依次开火，“镇远”、“定远”因2座双联装甲主炮塔在舰首左右布置，故能发挥全部4门305毫米/24倍径主炮的火力。350公斤的爆破弹在敌阵地上炸出一朵朵绚烂的火球，一团团黑烟拔地而起，卷动着、消散着——这黑烟却是中国战舰上炮手们校射的根据。
俄国岸炮更加卖力地怒吼起来，十余门254毫米以上的重炮此起彼伏地发射，中国战舰蹒跚着穿行于水柱之间，十几艘单薄的驱逐舰不敢接近，都在千码以外远远追随。“鸡藜太亲了，这娘下鸡胃中瘫地，逆洗优栓脱粒吧……”
东乡如此建议道，严复点头表示同意。“没错，我也是这么想的……”然后严复把耳朵凑到翻译嘴边。“他说，距离太近了，这样下去会中弹的，右转脱离吧……”“好了，就是这样，没错，传令兵！”
16点左右，“龙威”舰转到270度（正西）的航向上，将两座双联305毫米主炮转到左舷，在4000到6000码的距离上朝敌岸炮阵地猛烈开火，其余各舰也跟随着完成转向，继续轰击，只是“镇远”和“定远”此时只能发挥一半的主炮火力。炮战中，敌岸炮阵地上忽然发出一阵惊天动地的巨响，带着火花和杂物的烟柱窜上数十公尺高空……事后查明，当时俄军放置在露天准备发射的一堆大口径炮弹被击中爆炸，造成一门254毫米重炮损毁，这门炮的全部炮手无一生还。
20分钟的轰击后，“龙威”舰转到300度（西北偏西）的航向上，带领各舰退出战斗。战斗中，中国战舰无一中弹，官兵无一伤亡，只是“凤翔”号上少数水兵被近失弹激起的巨大浪花浇成了落汤鸡。
严复中将的回忆录写道：“……这次战斗我军毫发无损，官兵士气大增……也许击毁了一个弹药库，打坏了一到两门炮，但更重要的是，我们记下了敌人所有重炮的确切位置……我估计到追击逃脱俄舰的战斗也许会有困难，于是我派出了田雨后少校的驱逐第2战队去支援瓜生少将的巡洋舰部队……”
根据俄国方面的记录，9月9日函馆战斗中，俄军岸炮向中国战舰发射了一百五十六发大口径炮弹，击伤一到二艘中国战舰，己方损失为：1门254毫米大炮和1门152毫米大炮损毁，2门火炮损伤，官兵阵亡27名，伤39名。
再说3艘企图突围的俄国巡洋舰，在鲁德涅夫上校率领下，“瓦良格”、“巴扬”和“俄罗斯”都开足了马力，以22节的编队航速向西疾驶，在它们北面9000码外，14艘联军巡洋舰取45度角压向俄舰航线，企图切断俄舰的航路。
然而联军巡洋舰的编队航速只能达到21节，采取斜行路线的话根本无法追上俄舰，到16时20分，联军巡洋舰编队已经处于与俄舰编队平行的航向上，双方距离扩大到12000码，眼看俄舰越去越远，将要企图得逞。
坐镇战舰“磐手”号的瓜生海军少将下令：“第1战队脱离编队，追击并拦截敌舰！”
接到命令后，四艘最高航速达二十六节的快速巡洋舰“朝日”、“春日”、“日清”、“日进”脱离了瓜生少将的编队，急追俄舰，50分钟后，终于迫近到距俄舰不到4000码的火炮有效射程内，双方几乎同时开火，俄舰不停作曲线运动以规避炮火，造成了航速下降。
17时20分，中国驱逐第2战队的8艘960吨驱逐舰“胧月”、“云月”、“丽月”、“寒月”、“珍月”、“酒月”、“日月”、“暮月”在田雨后少校的率领下以三十节的最高航速赶到战场，一边用120毫米速射炮（每舰3门）向俄舰开火，一边机动逼近，发起鱼雷攻击。
17时30分左右，田雨后少校的旗舰“胧月”号接近已经燃起大火的“俄罗斯”号，接连发射了四条鱼雷，“俄罗斯”号上发出两声巨响后迅速下沉，一下子就消失在所有人视线中。
“瓦良格”和“巴扬”还在顽强抵抗，“瓦良格”号上的炮手先是以一阵准确的齐射打断了日本巡洋舰“朝日”号的桅杆，接着又击毁了“春日”号的舰桥和后炮塔。“巴扬”号向逼近的中国驱逐舰猛烈开火，重创“寒月”，击伤“酒月”和“暮月”，并使得其余中国驱逐舰无法抵进发起鱼雷攻击。
炮弹也不断落在俄舰身上，“瓦良格”号上层甲板的许多水兵被榴弹炸伤，舰长鲁德涅夫上校头部受伤，却还穿着血迹斑斑的制服，光着头，登上指挥台向水兵高喊：“弟兄们，瞄准敌人狠狠打！我们都要活着回去！”
与4艘日本轻巡洋舰及8艘中国驱逐舰的缠斗严重影响了俄舰的速度，瓜生少将的2艘装甲巡洋舰、4艘防护巡洋舰和另外4艘轻巡洋舰于18时左右终于追上了俄国编队，装甲巡洋舰“磐手”、“高砂”立即以其203毫米主炮猛烈轰击俄舰，4艘中国防护巡洋舰“大刀”、“陌刀”、“长刀”、“马刀”随即以其210毫米主炮加入了战斗。
俄舰已回天无望。很快，“瓦良格”号上所有大炮均被击毁，舰长指挥台和操舵室均化为了一堆燃烧的废铁，海水从两舷的累累弹孔涌入舱内，军舰的速度越来越慢，甲板也离水面越来越近，当“瓦良格”终于失去动力时，它的上层甲板已经完全浸没在了水中。
18时20分左右，“瓦良格”号沉没，舰长鲁德涅夫上校以下398名官兵阵亡，其余175名舰员被中日军舰救起。数分钟后，燃烧得“如同一座海上阿房宫”的“巴扬”号被田雨后少校的旗舰“胧月”号以一条鱼雷送入了海底。
田雨后在回忆录中写道：“……那天，我们在3小时内杀死和俘虏了一千名俄国海军官兵，损失是极轻微的，只有23人阵亡，76人受伤，其中中国人不到三分之一，那不算什么，因为我们的数量实在多得可耻……但胜利永远是胜利，胜利者是不该被指责的。看到燃烧得如同一座海上阿房宫的俄国巡洋舰巴扬号，我觉得我们有理由在返回休整的时候喝个烂醉，然后再去找躲在海参崴的俄国主力舰队算帐——那笔帐要算到太平洋上不再有半艘以上的俄国军舰为止……”