此时双方舰队虽然已经变成平行航行，但是东北海军的主力军舰却排成了一条战列线，而法俄联合舰队的主力军舰却没有排成整齐的战列线。
法国海军远征舰队的指挥官佛兰索瓦看到舰队的主力军舰完成转向，长出了一口气，马上命令道：“所以战列舰和装甲巡洋舰的主炮向敌舰战列线开炮！各主力军舰以旗舰为轴，组成战列线。”
有的法国主力军舰只是完成了转向，还没有进入战列线，这个时候法国海军远征舰队的主力军舰只剩下12艘全钢制战列舰、6艘大型快速装甲巡洋舰和6艘铁甲战列舰，而且其中不少艘都身受重伤。
与此同时俄国海军太平洋第二舰队的指挥官罗日杰斯特温斯基也下了差不多的命令，法俄联合舰队的主力军舰开始向东北海军进行了第一轮主炮齐射。
这个时候俄国海军太平洋第二舰队主力军舰只剩下5艘全钢制战列舰、3艘大型快速装甲巡洋舰和3艘铁甲战列舰，而且其中多艘也已经身受重伤了。
2国联合舰队主力军舰第一轮主炮齐射的炮弹落在东北海军主力军舰的周围，随即东北海军战列线的第三轮主炮齐射的炮弹也落在了2国联合舰队的头上。
这轮主炮齐射，双方都没有击沉或者重创到对方主力军舰。
不久后2国联合舰队第二轮主炮齐射，和东北海军第四轮主炮齐射，都取得了战果。
在这轮主炮齐射中，东北海军第二舰队的飞虎号铁甲战列舰，被俄国海军博罗季诺级全钢制战列舰别尔卡基特号的1发305毫米的主炮炮弹击中了水线装甲，炸开了一个5米左右的大窟窿，汹涌的海水灌进了飞虎号的舰内。飞虎号的舰长立刻命令封闭进水船舱，于是在损管人员的努力下终于控制了险情，不让海水再向舰体内灌涌，而且封闭的及时，只有3、4百吨的海水进入了飞虎号的舰体内，使得飞虎号倾斜的角度并不大，不用向另外一边注入海水保持平衡，飞虎号的航速没有受到太大的影响。
东北海军第一舰队的全钢制战列舰昭君号，被法国海军塞西莉亚级全钢制战列舰奥德丽号的1发305毫米主炮炮弹击毁了1座主炮炮塔，并且让昭君号着起来不小的大火。
俄国海军太平洋第二舰队在这轮主炮齐射中，又损失了1艘主力军舰，排水量9700吨的尼古拉一世铁甲战列舰，被全钢制战列舰甄宓号1发305毫米的主炮炮弹击中了舰首的鱼雷发射舱，引爆了里面几十枚450毫米的鱼雷，把尼古拉一世号的舰首都炸烂了，没有坚持多久，这艘铁甲战列舰就沉入了海底，军舰上面的俄国海军官兵只逃出来不到100人。
到尼古拉一世号沉没，它的主炮也没有开炮，因为它和同级别的铁甲战列舰亚历山大二世号的主炮，是2门35倍口径305毫米的老式火炮，在8000米的距离没有任何威胁，只有当进入5000米的时候，这种35倍口径的巨炮才能轰击到敌方的军舰。
俄国海军圣女贞德级大型快速装甲巡洋舰谢拉菲玛号，被1发210毫米的炮弹击中，在水下装甲开了一个5米多的大口子，虽然谢拉菲玛号没有沉没，但是航速已经从21.8节降到了16节。
法国海军远征舰队在东北海军的第四轮主炮齐射中，也损失了1艘主力军舰，而且还是1艘全钢制战列舰。
塞西莉亚级全钢制战列舰奥德丽号，被东北海军全钢制战列舰长春号的1发305毫米的主炮炮弹击穿了190毫米的水线装甲，在奥德丽号舰内一处主炮炮弹的弹药仓附近爆炸，弹药仓的钢壁根本抵挡不住305毫米炮弹爆炸的威力，瞬间把弹药仓内上百发同样是305毫米的炮弹引爆，这艘排水量13500吨的全钢制战列舰被炸断了龙骨，断成两截沉入海中，舰上的法国海军官兵无一能逃生，都随着军舰沉入了乌苏里湾的海底。
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