了山本权兵卫海相的命令之后，东乡平八郎司令长官发出了联合舰队的第一号命令：“我联合舰队即刻由此开往黄海，以歼灭旅顺口及仁川港的敌舰队。....此战确关系国家安危，诸君务必努力。”
此时，俄国海军拥有252艘舰艇，共计80余万吨；其中太平洋舰队拥有60余艘舰艇共计19万吨。而日本海军仅有138艘舰艇，共计约26万吨，从规模上明显处于劣势。但日本舰队不宣而战、先发制人。2月6日当天，日本海军联合舰队就悄无声息地驶出佐世保军港，在俄军舰队驻守的中国辽东半岛南端旅顺口军港之外40海里处集结锚泊。2月8日深夜，东乡平八郎指挥日本联合舰队的舰只，开始了对旅顺和仁川的俄军舰队的突袭，连续击伤沙俄战列舰“柴萨勒维奇”号、“莱维然”号和巡洋舰“帕拉达”号、“瓦良加”号。同时，俄**舰瓦利雅格号和柯列茨号，在朝鲜仁川也遭攻击，俄舰被迫撤出仁川，退守于旅顺口军港内。至2月10日，日俄两国才正式宣战。
1904年3月，斯捷潘?奥西波维?马卡洛夫海军中将接任沙俄太平洋分舰队司令，日俄双方为攻守旅顺大规模布雷。不料4月12日，俄军战列舰“彼得罗夫诺夫斯克”号和“鲍别达”号触雷沉没，俄国最优秀的海军将领马卡洛夫战死。这个东乡的运气还真好。接着日本联合舰队初濑，和八岛号战列舰触雷沉没，而运气好的东乡也不在舰上。噩耗传来，参谋长岛村速雄有些不安，而秋山真之则面色凝重，一言不发，可是从上任之后多少有点被部下们所看不起的闷葫芦矮个子老头东乡平八郎这时的举动很出人意料，当两位出事的舰长面无人色地来向司令长官报告时，东乡很平静地端出了一盘鸡蛋糕，亲自为两位闯了祸的舰长倒了两杯威士忌：“辛苦了”，两位舰长还没有醒过神来，东乡又加了一句：“别放弃，仗还要打下去”。
在场的英国观战武官都有点晕了，因为这到底是大将风度还是神经太粗已经弄不清楚了。但有一点能弄得清楚，就是东乡在告诉部下：不管发生什么事情，这场仗一定要打下去，这是军人的自尊所决定了的。
还有一件运气更好的事，8月10日，日俄海军在黄海爆发激战，俄舰队在维蒂盖夫上将指挥下企图突围，东乡却在防备俄军退回旅顺，海上部署错误百出，这两个大弯一转，日俄舰队间的距离拉到了15，000米以上了。俄国舰队这几个漂亮的规避动作成功地迷惑了一直有远东舰队肯定要回旅顺的成见的东乡平八郎，从联合舰队的拦截中成功地穿了出去，眼看俄军就要跑掉，午后5时，日舰一发流弹炮火击中俄旗舰，俄舰队司令及舰桥官兵全部毙命，俄舰阵形混乱，大败而逃。此役后，日军完全控制了黄海。同年9月，沙俄陆军败退。
日本海军联合舰队获得制海权后，日本陆军相继从朝鲜半岛及中国辽东半岛大批登陆。随后，日本海陆军对旅顺口的俄军实施了大规模长时间的海陆夹攻，使俄国海军驻中国旅大地区的舰艇部队几乎全部损失殆尽。清政府宣称“局外中立”。 1905年1月2日，俄军旅顺口要塞司令官斯特塞尔将军率俄军残部投降。
对马大海战
此时，沙皇俄国政府已决定从波罗的海舰队抽调舰船组成太平洋第二分舰队，开赴远东地区增援。这支由38艘军舰和13艘辅助船只组成的浩大舰队，经过长达8个月之久与18000海里之遥的海上颠沛，一路草木皆兵，在英国附近的北海海域就以为遇上了日本战舰而将英国渔船击沉，一路上由于英国的干预，又得不到沿岸补给。好不容易在1905年5月底疲惫不堪地驶近了日本海海域。
当俄国增援舰队尚在远航途中时，秋山真之作战参谋就制订了一个极其大胆的，违反常规的“敌前大回头”的战术，用一定的伤亡代价使联合舰队首先抢占了“t”字横头对舰攻击的有利阵位，继而又利用舰炮的优势实施与敌舰队平行航向的舷向攻击行动。东乡批准了这个计划，并为此作出了艰苦的训练，他提出了一个著名的练兵宗旨——“百发百中的一门大炮，要胜过一百门百发一中的大炮”。
5月27日凌晨，日本侦察船向联合舰队旗舰“三笠”号发来电报，报告发现俄军增援舰队正驶向东乡平八郎司令长官预料之中的对马海峡方向。仅仅两个小时之后，东乡平八郎乘坐的“三笠”号旗舰高奏着日本海军进行曲，桅杆上高悬着“z”字战旗，高唱“皇国兴废只此一战，全体将士奋勇杀敌”的战斗旗帜，率领舰队驶出镇海湾，扑向疲惫已久的俄军舰队。
27日14时，日俄两支庞大的海军舰队开始交火，爆发了举世闻名的对马海战。在这次战役中，东乡平八郎仅水雷舰就配备了六十三艘，而罗哲斯特文斯基海军上将指挥的俄国第二太平洋舰队，同样类型的战船只有九艘。精于海上机动战术的东乡平八郎司令长官将联合舰队的军舰分编成两大战术群，对排成纵队航行着的俄军舰队实施穿插和分割包抄。经过一个昼夜的激战，东乡平八郎的联合舰队终于取得了极其辉煌的战果：俄国太平洋第二分舰队几乎被全部歼灭，其38艘军舰有21艘被击沉，9艘被俘，损失总吨位高达20万吨之巨；俄军官兵死亡4830人，被俘6106人。而日本联合舰队仅损失了3艘鱼雷艇共计300吨之微，另有117人阵亡，583人受伤。初出茅庐的日本海军战胜了从彼得大帝时代就开始走向海洋的欧洲强国。
日本海大海战日本海军能够以弱胜强，在于他们准备充分，速战速决；重视夺取和掌握制海权，先机制敌，突然袭击；正确选择战机、登陆地段和主攻方向，同时灵活机动作战，陆海协同
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