岛东部赶来增援的俄军舰队爆发了一场小规模海战，首次实战的北宁海军水面舰艇编队取得了一边倒的胜利，又一次鼓舞了全军士气。
海战中，“大清”级巡洋舰的舰载雷达在30多海里外就发现了意图闯入鞑靼海峡北口的俄军水面舰艇编队并迅速为本方舰载武器提供了精确的射击参数，而俄军此时却毫无察觉，继续与死亡靠近。
敌我双方相距8海里时，北宁海军警戒舰艇编队首先发动攻击，9分钟内,12枚“鱼叉”鱼雷和数百发130毫米炮弹就将由1艘巡洋舰、2艘驱逐舰和4艘轻型海防舰组成的俄军水面舰艇编队全部送入海底。俄军仓促间虽然也给予了还击，但在暗夜中只能凭借北宁海军舰艇主炮射击时的炮口闪光完成定位，可因为炮口闪光瞬间即逝，定位困难、偏差又大，大部分俄军舰艇都只是在盲目射击，担当旗舰的那艘俄军巡洋舰情急之下竟然打开了探照灯搜索目标，更是暴露了自己，遭致北宁海军舰艇的集火打击，成为被最先击沉的俄军舰艇。
尽管如此，俄军舰艇编队还是给北京海军警戒舰艇编队造成了一定损伤，“天津”号巡洋舰被1枚4.7英寸的炮弹击中舰中部，爆炸毁伤了附近的1座37毫米舰炮，导致该炮无法正常射击，炮手们也有几