Чемульпо считался нейтральным портом, так как еще 3 января корейское правительство заявило, что остнется нейтральным в возможном русско-японском конфликте. Кроме русских военных кораблей и парохода «Сунгари», принадлежавшего КВЖД, в порту находились крейсеры третьих стран: британский крейсер «Талбот», французский – «Паскаль», итальянский – «Эльба» и американский авизо «Виксбург».

Задача атаковать русские корабли была возложена японским командованием на контр-адмирала Уриу. В то время как главные силы японского Соединенного флота под руководством вице-адмирала Того устремились к Порт-Артуру, отряд Уриу шел к Чемульпо. С его транспортов был высажен десант, который в тот же день захватил Сеул, а корабли Уриу ушли в море поджидать «Варяга» и «Корейца». Рано утром 27 января японский консул в Корее передал российскому вице-консулу Зиновию Михайловичу Поляновскому ультиматум, который содержал уведомление о начале военных действий и требование покинуть до полудня портовый рейд, иначе оба российских корабля будут атакованы в 16.00 на якорной стоянке. Одновременно Уриу предупредил об этом своем намерении командиров кораблей, принадлежавших третьим странам, рекомендуя им выйти из порта до указанного времени атаки. Получив требование японцев около половины десятого утра, командир «Варяга» В.Ф. Руднев обратил внимание старшего на рейде Льюиса Бейли на нарушение японцами норм международного права. Бейли созвал совещание командиров находящихся в Чемульпо военных кораблей, на котором Рудневу было предложено покинуть рейд до 14.00. В противном случае иностранные моряки оставляли за собой право увести с рейда свои корабли, чтобы не пострадать самим. «Варягу» и «Корейцу» предстояло только одно – идти сквозь линию японских судов без сопровождения, потому что на предложение Руднева проводить русских до границы корейских нейтральных вод в знак протеста против нарушения международного права англичанин, а под его влиянием и остальные, ответили отказом.

Двум русским кораблям в этом легендарном бою противостояли шесть японских крейсеров и восемь миноносцев. Морской бой, пожалуй, самый знаменитый в истории российского флота, неоднократно описан в литературе. Так, Ю.В. Дискант в книге «Порт-Артур» приводит следующие подробности: «В 11.20 под звуки оркестра, сопровождаемые громкими приветствиями собравшихся на палубах своих судов французских, английский, итальянских и американских моряков (на крейсерах „Паскаль“ и „Эльба“ оркестры исполняли российский гимн), оба русских корабля отправились в открытое море… Уриу, заметив выходящие русские корабли, на реях флагманского корабля „Нанива“ поднял сигнал: „Предлагаю сдаться без боя“. Однако Руднев отказался и в 11.45, когда расстояние между отрядами уменьшилось до 8 300 метров, с японской стороны раздались первые выстрелы. Спустя семь минут вступил в бой „Варяг“, шедший в 180 метрах впереди „Корейца“, и именно на него японский отряд обрушил всю силу своего огня. Через 55 минут снаряды японской артиллерии серьезно повредили „Варяг“; было выведено из строя около половины всех орудий, размещенных на палубе без бронированного прикрытия, крейсер лишился фок-мачты и третьей трубы, на нем начались пожары». К концу боя среди экипажа считали 22 убитых и 108 человек раненых, из которых 11 впоследствии умерли.

Повреждения, полученные «Варягом», особенно пробоины ниже ватерлинии, создавшие сильный крен на левый борт, делали продолжение боя бесперспективным, и крейсер, управляясь машинами, повернул в обратно в порт. Теперь «Кореец» прикрывал его, ибо сблизился с японцами до двадцати двух кабельтовых (1 кабельтов = 185,2 метра), а на этом расстоянии смогли уже действовать два его восьмидюймовых орудия (203 мм). Заметного урона японцам русские корабли не нанесли, хотя японцы до сих пор (!) держат в секрете сведения о количестве попаданий в свои корабли со стороны «Варяга» и «Корейца» и о характере повреждений, вызванных этими попаданиями. При этом они ссылаются на утерю контрольных документов – вахтенных журналов и ремонтных ведомостей.

Перед русскими моряками встал непростой выбор: либо, переместив тяжелые орудия «Корейца» на «Варяг», починиться и попытаться еще раз прорваться в Порт-Артур, либо затопить корабль и сойти на берег или безоружными, имея в виду нейтралитет Кореи, или с оружием, ибо в Чемульпо к этому моменту уже находились японские воинские части численностью около 3 000 человек. Осмотр крейсера выявил непригодность крейсера к бою, и Руднев принял решение взорвать его тут же на рейде, однако Бейли попросил избрать какой-нибудь другой способ, так как взрыв в относительно тесном пространстве рейда мог повредить иностранные корабли. Вместе с тем он заявил, что иностранные суда покинут его до 16.00, потому что в это время адмирал Уриу угрожал возобновить бой уже на самом рейде. Экипажи «Варяга», «Корейца» и парохода «Сунгари» решено было переправить на иностранные корабли, как на нейтральную территорию. Совет офицеров «Корейца» согласился с решением командира «Варяга». Экипаж «Корейца» перевезли на французский крейсер «Паскаль», экипаж «Варяга» – на английский «Талбот» и итальянский «Эльбa». Сеттльментом Чемульпо для оказания первой помощи раненым воюющих держав был сформирован летучий отряд Красного Креста. Паровой катер под флагом этого отряда доставил на «Эльбу» экипаж русского парохода «Сунгари», а в Чемульпо свез 24 тяжелораненых с «Варяга», где двое из них скончались от ран. Японцы согласились считать этих раненых потерпевшими кораблекрушение и поместили в свой госпиталь Красного Креста.

«Корейца» взорвали в 16.05. На «Варяге» открыли кингстоны, и в 18.00 он погрузился в воду с поднятыми флагом и гюйсом. Контр-адмирал Уриу потребовал от командиров нейтральных крейсеров выдать русских моряков как военнопленных, однако все они, не без нажима со стороны команд, симпатизировавших нашим соотечественникам, решительно ему отказали. Японцам ничего не оставалось делать, как сообщить миру, что оба корабля потоплены в бою вместе с командами. Тем не менее известно, что от имени адмирала Уриу русских раненых в японском госпитале посещал флагманский врач японской эскадры Ямамото Йей и даже передавал им подарки. Японцы согласились выпустить из Чемульпо экипажи «Варяга» и «Корейца» при условии, что все военнослужащие дадут подписку, где обязуются не принимать более участие в боевых действиях против Японии. Такую подписку русские моряки могли дать только по Высочайшему разрешению, которое и было получено от императора Николая. Лишь старший офицер крейсера «Варяг» В.В. Степанов отказался дать подобную подписку.

Только 28 января Япония объявила войну официально. «Верные своим восточным обычаям, – вспоминал великий князь Александр Михайлович, – японцы сперва нанесли удар, а потом объявили нам войну».

После нападения японского флота на Порт-Артур в ночь с 26 на 27 января 1904 года, которое впоследствии назовут репетицией Перл-Харбора, для Тихоокеанской эскадры в Порт-Артуре сложилась угрожающая ситуация. За первые три недели войны эскадра понесла невосполнимые потери: крейсер «Варяг» и канонерская лодка «Кореец» были уничтожены в заливе Чемульпо. Канонерские лодки «Маньчжур» и «Сивуч» разоружены, первая – в Шанхае, вторая – в Ньючванге, где впоследствии взорвана. Легкий крейсер «Боярин» и минный транспорт «Енисей» погибли в акватории Артура, налетев на собственные мины. В Голубиной бухте японцами был потоплен миноносец «Внушительный». Общественное мнение требовало назначить командовать флотом популярного и энергичного флотоводца. Выбор пал на вице-адмирала Степана Макарова. С ним вместе на Дальний Восток отправился прославленный художник Василий Верещагин, в прошлом и сам выпускник Морского кадетского корпуса. Его дружба с Макаровым, равно как и всероссийская слава последнего, началась во время Русско-турецкой войны 1877—1878 годов. Популярность Макарова возросла уже в мирное время благодаря выдающимся океанографическим исследованиям. В сотрудничестве с Д.И. Менделеевым Макаров осуществил проект создания первого в мире линейного ледокола для Арктики. В марте 1899 года в Кронштадт пришел ледокол «Ермак», построенный в Нью-Кастле фирмой Армстронга. В 1901 году Макаров совершил на нем экспедицию к Новой Земле и Земле Франца-Иосифа.