，體型較大的“筑波”號首先中彈，接連被3發75毫米炮彈擊中了側舷甲板，炸死炸傷水兵多人。接著“富士山”號也捱了2發炮彈，艦尾一度起火。體型較小的“陽春”號沒有被擊中，但因為速度較慢，在彈雨中蹣跚穿行，也是險象環生。

沒有等到旗艦再發出命令，也不管戰前樺山資紀要求“節省炮彈”的指令，“陽春”號率先開始向中國戰船開始了炮擊，緊接著“富士山”號也開始用火炮攻擊中國戰船，“筑波”號在經過了短暫的猶豫之後，也跟著開火了。

這時，災難開始降臨到了福建水師官兵們的頭上。

儘管裝備了新式的火炮，並且在一開始的炮戰中取得了戰果，但木質的風帆戰船面對蒸汽軍艦，戰鬥的結果從一開始便已經註定了。

對付這些看起來如同工藝品一樣的木頭船，日本人猶如打靶一般輕鬆，幾乎只需要發射1炮就能擊沉1艘，“各師船以風力驅前，與日艦相角，然行速遲緩，炮力單薄，難同倭之鐵甲大兵輪爭鋒，敵艦每發一炮，我船即沉一艘”。象徵著中國千百年水師文化結晶的師船上，將士們使用新式的後膛火炮和古老的前膛炮，以及抬槍抬炮對來犯的敵艦進行著不屈不撓的和毫無希望的還擊，“在日本軍艦的兇狠射擊之下，他們不停地射擊，因相距很近，加上隊形過於密集，幾乎日本人射出的所有的炮彈都能擊中他們。”

在三艘日艦先後開炮之後，“龍驤”號鐵甲艦也耐不住寂寞，加入到了炮擊中國帆船的行列當中。然而，誰也無法料到，古董大炮的射程有時也會有超常發揮，就在“龍驤”號也開過來向中國帆船開炮之際，一顆由威斯窩斯六角前膛炮發射的長形實心炮彈呼嘯著擊中了“龍驤”號的飛橋，2名日本軍官和1名水手被當場擊斃，樺山資紀和福島敬典則萬分僥倖的毫髮無損。

4艘日本炮艦繼續向福建水師船隊方向靠近，不斷的實施炮擊，一艘接一艘的中國帆船被擊沉，福建水師官兵們計程車氣開始崩潰了，一些戰船試圖退往海岸炮臺一帶避險，“一些帆船因它們的排水量輕微，正好又趕上了順風，得以脫離戰鬥，駛回岸邊，但它們有的側面受了重傷，當它們急速逃走時，不少船隻擱淺在了海岸邊，後來也都被日本人用火炮擊毀。”

停泊在廈門島岸邊的民用船隻因為根本沒有武裝，也毫無懸念地倒在了日艦的炮口下，這些民船上的大量水手事前已逃離登岸，才避免了重大傷亡。“至於那些停泊在堤岸的運輸船和商船，船員逃掉了。日本人的炮火毀掉了其中的大部分，只有少量船隻倖免。”

儘管福建水師遭到了毀滅性的打擊，但很多英勇的官兵一直堅持戰鬥，根據當時觀戰的外國商船上的人們的一些記述，福建水師官兵最後堅持作戰的場面極其慘烈。

“一艘飄揚著‘帥’字旗的中國海軍的木帆船被日本人的炮彈擊中了，開始下沉，但指揮它的中國將軍還在努力堅持作戰，向敵人開炮射擊，看到一些膽小的水兵準備跳水逃生，這位將軍憤怒地拔出佩劍劈砍，最後這艘船沉沒了，這位剛烈的將軍也掉進了大海里，……一陣炮聲過後，水面上只剩下了片片木板，和滿海的血紅……”

“戰鬥結束了，海面上到處是漂浮的屍體和待救的落水者，經過的中立國軍艦和船隻，立刻放下舢舨，不管是中國軍人還是平民百姓，均極力搭救，但殺紅了眼的日本軍艦，此時卻沒有一絲一毫紳士的表現，各艦不斷傳出步槍射擊的聲音，他們在殘酷地屠殺海水中的中國官兵，……海面上滿是木塊、折斷的桅和帆船的碎片，攀援在這些漂流破物上的是那些想法活命的可憐的****士兵，他們的頭部浮出水面，像些小黑點。日本軍艦上的水兵自開戰以來即表現出了他們的野蠻和兇殘，現在因戰鬥過於興奮，要阻止他們對這些在水上漂流的黑點用槍射擊，是非常困難的事。”

在全殲了福建水師的戰船部隊之後，樺山資紀隨即下令進攻廈門島的福建水師海岸部隊的炮臺，隨著日艦的射擊，彭楚漢事前佈署埋設在附近的地雷，被日艦射擊引爆，產生了劇烈爆炸。日艦在引爆了地雷後，隨即開始攻擊附近的中國炮臺。

海面上的戰鬥打響後，福建水師海岸部隊各炮臺上的炮兵都嚴陣以待。見到日艦來攻，都立即開炮應戰，步兵都嚴守在事前挖掘的戰壕中待命。日艦開始炮擊時，步兵依舊隱蔽不發，只有炮兵在不屈不撓的進行還擊，但因為火力薄弱，在激戰多時之後，兩處主炮臺都被擊毀，炮臺內的一處彈藥庫也被擊中，發生劇烈爆炸。但當日本軍艦的炮火稍一停歇，福建水師步營的克虜伯行營炮也開始聚焦