В феврале 1904 г. в Порт-Артур прибыл новый командующий вице-адмирал С.О.Макаров, который сразу начал готовить эскадру к активным действиям. Эскадра регулярно выходила в море для обучения и тренировки. Создавалась надежная оборона внешнего рейда Порт-Артура. На подходах к рейду было затоплено несколько пароходов. Были поставлены боны и минные заграждения (крепостные и морские), на берегу установлены новые батареи, наблюдательные посты и прожекторы. Для охраны внешнего рейда было организовано дежурство крейсеров, миноносцев и минных катеров, которые должны были при появлении противника уничтожать его. Для борьбы с минами Макаров организовал траление внешнего рейда. В качестве тральщиков использовались вспомогательные суда и паровые минные катера. Большое внимание Макаров уделял организации разведки. С этой целью миноносцы почти ежедневно выходили в море. Вскоре после прибытия Макарова в Порт-Артур русская эскадра перешла к активным боевым действиям. Посланные в море для разведки миноносцы "Решительный" и "Стерегущий" в ночь на 10 марта 1904 года были встречены четырьмя японскими контрминоносцами - "Усугумо", "Синономе", "Акебоно" и "Сазанами". Силы были явно неравные. Миноносец "Решительный", обладая хорошим ходом, прорвался в Порт-Артур, повредив в бою два японских миноносца. "Стерегущий" под командованием лейтенанта А. С. Сергеева, отстав, принял неравный бой. Этот бой также вошел в историю русского флота как символ доблести и мужества русских моряков.
          "Стерегущий" в бою на близкой дистанции нанес двум японским миноносцам серьезные повреждения, однако и сам был сильно поврежден, потерял ход, но продолжал вести огонь. Командир миноносца лейтенант Сергеев и большая часть команды были убиты, артиллерия выведена из строя. Японцы взяли миноносец на буксир, но увести его им не удалось. Увидев японскую шлюпку с десантом, матросы Василий Новиков и Иван Бухарев открыли кингстоны, и миноносец, унося с собой тела убитых, ушел под воду. И сейчас в Санкт-Петербурге стоит памятник из бронзы двум матросам, поворачивающим маховик кингстона, с короткой надписью: "Стерегущий".
          Прорвавшийся в Порт-Артур "Решительный" сообщил о бое "Стерегущего". Макаров немедленно перешел на крейсер "Новик" и вместе с крейсером "Баян" вышел на помощь, но русские крейсера подошли к месту боя, когда "Стерегущий" уже затонул, а миноносцы противника ушли.
          В конце марта Макаров получил сведения, что японцы готовятся сосредоточить транспорты у островов Эллиот, для высадки войск на полуостров Гуаньдун. 30 марта из Порт-Артура вышло 8 миноносцев с задачей уничтожить транспорты противника. При подходе к островам миноносцы выключили кильватерные огни. Ночь была темная и дождливая. Концевые миноносцы "Страшный" и "Смелый" отстали от остальных, а затем потеряли друг друга. "Смелый" с рассветом пришел в Порт-Артур. "Страшный" встретил в темноте 6 японских миноносцев и, приняв их за свои, вступил им в кильватер. На рассвете "Страшный", обнаружив ошибку, пытался уйти, но миноносцы противника окружили его. В неравном бою, "Страшный", потеряв убитыми всех офицеров и большинство команды, был потоплен.
          На помощь "Страшному" вышел крейсер "Баян", который подобрал уцелевшую часть команды и вступил в бой с подошедшими японскими крейсерами. По приказу командующего эскадра стала выходить на внешний рейд. Сам Макаров, не ожидая выхода всех кораблей, повел эскадренные броненосцы "Петропавловск" (флаг командующего эскадрой), "Полтаву" и крейсера "Аскольд", "Диану", "Новик" и "Баян" к месту гибели "Страшного", где уже находились японские крейсера. Завязалась перестрелка на дальней дистанции, в результате которой японские крейсера отошли к своим главным силам. Русская эскадра пошла к Порт-Артуру. Утром 31 марта "Петропавловск" подорвался на минном заграждении, выставленном японцами в ночь, предшествующую данным событиям. Броненосец стал быстро погружаться носом и через несколько минут скрылся под водой. Погибли вице-адмирал С.О.Макаров, знаменитый художник-баталист В. В. Верещагин и большая часть экипажа. На японских минах подорвался также эскадренный броненосец "Победа", который вскоре был отремонтирован.
          Гибель великого флотоводца страшной болью отозвалась в сердцах всех народов России и деморализующе подействовала на личный состав Порт-артурской эскадры. Все понимали, что Макарова заменить не кем, поэтому сменивший его адмирал Алексеев, а затем контр-адмирал Витгефт, уже не могли изменить ход боевых действий на море в пользу России, хотя возможности для этого не были исчерпаны.
          Японские блокадные силы обычно проходили одними и теми же курсами в 10 милях от Порт-Артура. В связи с этим командир минного транспорта (заградителя) "Амур" капитан 2 ранга Иванов предложил Витгефту поставить минное заграждение на путях движения блокадных сил. Витгефт, боясь нарушить нейтральное судоходство, разрешил постановку мин лишь в 8 милях от Порт-Артура.
          1 мая "Амур" в сопровождении 6 миноносцев вышел к месту постановки; стоявший на море туман скрывал русские корабли от противника. Иванов решил произвести постановку мин в 10 милях от Порт-Артура. Поставив 50 мин поперек вероятных путей движения японских кораблей, "Амур" и миноносцы вернулись в Порт-Артур.
          На выставленном "Амуром" минном заграждении 2 мая 1904 г. один за другим подорвались и затонули эскадренные броненосцы "Хапусе" и "Ясима". Витгефт не использовал сложившейся обстановки для перехода к активным действиям. Эскадра не была готова к немедленному выходу в море для развития успеха, достигнутого минной постановкой "Амура".
          В течение июня - начала июля японцы вплотную подошли к Порт-Артуру. Возникла угроза уничтожения кораблей в гавани огнем японской артиллерии с суши. В связи с этим было решено прорваться во Владивосток. Накануне выхода эскадры Витгефт и его штаб не разработали плана боя, эскадре была поставлена лишь общая задача - прорваться во Владивосток. 28 июля вся эскадра в строю кильватерной колонны с тральщиками впереди вышла в море. Вскоре были обнаружены главные силы японского флота 4 эскадренных броненосца и 2 броненосных крейсера, которые сближались с русской эскадрой, идя на пересечение курса. С дистанции около 80 каб. японские эскадренные броненосцы открыли огонь. Русские корабли начали ответный огонь, когда дистанция сократилась до 65-70 каб.
          В результате последующего взаимного маневрирования командующий японскими силами вице-адмирал Того совершил ошибку и на контркурсах разошелся с русской эскадрой. Огонь был прекращен. Этим закончилась первая фаза сражения в Желтом море. Ни один из кораблей не получил значительных повреждений. Русская эскадра оказалась тактически в более выгодном положении: японский флот из-за неправильного маневрирования остался позади, путь на Владивосток был открыт. Однако превосходство японских кораблей в скорости хода позволило им догнать русскую эскадру. Когда дистанция сократилась до 40-45 каб., шедший концевым эскадренный броненосец "Полтава", не ожидая сигнала, открыл огонь.
          Японцы сосредоточили огонь по флагманским кораблям "Цесаревич" (флаг Витгефта) и "Пересвет" (флаг контр-адмирала Ухтомского). Русская эскадра оказалась в менее выгодном положении, чем японская: Солнце слепило глаза комендорам. Флагманские корабли противников сразу же получили ряд повреждений. Осколками снаряда были убиты находившиеся на мостике "Цесаревича" Витгефт, флагманский штурман и ранен начальник штаба эскадры. Командир "Цесаревича" капитан 1 ранга Иванов, считая, что сигнал о передаче командования может нарушить управление, сам повел эскадру по прежнему курсу.
          Японские корабли, имея преимущество в скорости, вновь оказались на траверзе русской эскадры на дистанции 22 каб. и пытались выйти ей в голову. Были ранены командир и несколько офицеров "Цесаревича", рулевой привод и приборы управления повреждены. Броненосец с заклиненным рулем стал описывать циркуляцию влево. Поскольку сигнал "не могу управляться" не был поднят, "Ретвизан" и "Победа" пошли за "Цесаревичем", но увидев, что последний, описав почти полную циркуляцию, прорезывает строй эскадры, начали ворочать на прежний курс.
          Строй русской эскадры был нарушен. Командир "Ретвизана" капитан 1 ранга Щенснович, чтобы дать возможность эскадре восстановить боевой порядок, решил отвлечь на себя огонь противника и таранить один из его концевых кораблей. Дав полный ход, "Ретвизан" сблизился с японцами до 17 каб., отвлек на себя большую часть огня, чем облегчил положение русских кораблей, и затем повернул на соединение с ней.
          Командир отряда крейсеров контр-адмирал Рейценштейн (флаг на крейсере "Аскольд") видя, что эскадрой никто не управляет, поднял сигнал "следовать за мной" и пошел на прорыв. За "Аскольдом" последовал крейсер "Новик". Большинство кораблей эскадры повернуло к Порт-Артуру; сюда пришли 5 эскадренных броненосцев, 1 крейсер и 3 миноносца. Эскадренный броненосец "Цесаревич", крейсера "Аскольд" и "Диана" и 4 миноносца прорвались в иностранные порты, где были интернированы. Крейсер "Новик" дошел до Сахалина, где после боя с японскими крейсерами был затоплен командой.
          В сражении в Желтом море 28 июля 1904 г. ни одна из сторон не потеряла ни одного корабля. Наиболее пострадали флагманские корабли. "Микаса" получил 22 попадания, "Цесаревич" - 9. Следовательно, стрельба русских кораблей была успешной, но по своему разрушительному действию русские снаряды уступали японским.
          Посланный на выручку Порт-артурской эскадре Владивостокский отряд крейсеров "Россия", "Громобой" и "Рюрик" был перехвачен в Корейском проливе отрядом из 4 японских броненосных крейсеров 1 августа 1904 г.
          В последовавшем за этим тяжелом неравном бою длившемся пять часов русские крейсера вернулись во Владивосток, потеряв крейсер "Рюрик", который получив большие повреждения и, не желая сдаваться в плен японцам, был затоплен своей командой, повторив подвиг крейсера "Варяг". Вернувшаяся в Порт-Артур эскадра активных боевых действий больше не принимала, и после того, как японцы подвезли к Артуру 280-мм мортиры, погибла на внутреннем рейде. После сдачи Артура большая часть кораблей была поднята японцами, отремонтирована и введена в состав японского флота