9 февраля капитан «Варяга»
Всеволод Фёдорович Руднев получил от Уриу ультиматум: до 12 часов покинуть порт, иначе русские корабли будут атакованы на рейде. Руднев решил прорваться с боем в Порт-Артур, а в случае неудачи взорвать корабли. В полдень «Варяг» и «Кореец» вышли из Чемульпо. При выходе из порта русские корабли встретили японскую эскадру, занимавшую позицию за островом Пхамильдо.
Бой продолжался в течение часа. За это время «Варяг», согласно рапорту его командира, выпустил по противнику 1105 снарядов, «Кореец» - 52 снаряда (однако подсчёт количества снарядов, извлечённых из корпуса корабля японцами после его подъёма, свидетельствует о существенном завышении этой цифры). Согласно рапорту командира «Варяга», огнём крейсера был потоплен один миноносец и повреждён крейсер «Асама», а крейсер «Такачихо» после боя затонул; противник предположительно потерял около 30 человек убитыми. Официальные японские источники и архивные документы не подтверждают ни попадания в японские корабли, ни наличие каких-либо потерь.
«Варяг» после сражения
«Варяг» получил, по разным данным, от 7 до 11 попаданий, в том числе одну пробоину площадью 2 м² у ватерлинии, потери экипажа - 1 офицер и 30 матросов убиты, 6 офицеров и 85 матросов ранены и контужены, ещё около 100 человек получили лёгкие ранения. На «Корейце» потерь не было. По мнению Руднева, корабль не имел возможности продолжать бой, что послужило основанием для возвращения в Чемульпо и последующего уничтожения корабля. После своза команды на нейтральные корабли, «Варяг» был затоплен путём открытия
кингстонов, а «Кореец» взорван. Также был затоплен российский пароход «Сунгари».
После русско-японской войны японское правительство создало в Сеуле музей памяти героев «Варяга»
] и наградило
Руднева орденом Восходящего солнца.