而俄国舰队从马尼拉出发的消息，很快就被日本得知。
联合舰队集中所有战舰早已摩拳擦掌，等待东来的俄军并给予痛击。在这里多说一句，两艘热那亚级战列舰，终于在俄舰从马尼拉出发前被修复了。多出两艘战列舰的东乡平八郎当然是喜出望外，这下他把握更大了。
6月12日夜，罗杰斯特文斯基带着俄国舰队悄悄的打算穿过对马海峡，不过日本武装商船却发现了俄国舰队中的一艘医护船。虽然罗杰斯特文斯基下令实施灯火管制，可是这一艘带着贵妇的医护船却因灯火辉煌而被日舰发现。经过一番仔细的判定后，这艘武装商船发出了发现俄国舰队在向东北航行的电报。
而得到俄舰消息之后，联合舰队全员出动，最终在13日清晨发现了俄国舰队。于是在对马海峡，一场二十世纪最大海战就此展开。
接下来东乡平八郎在旗舰日本三笠号战列舰上升起了z字旗，下达了那道著名的命令，皇国兴废在此一战，各员一同奋励努力。
这场海战从上午十一点开始，一直持续到入夜。经过一番艰苦的海战，联合舰队获得的这场海战的胜利。击沉俘获俄舰四十多艘，人员死亡5879人，被俘7137人。
由诺伯加托夫少将率领俄舰鹰号（原意大利加里波第级弗朗西斯科号）、奥斯利雅维亚号（原意大利热那亚级博洛尼亚号）、尼古拉一世号、奥瑞尔号、阿普拉克辛号、辛亚文号、伟大的西索伊号、纳瓦林号、纳希莫夫将上号及巡洋舰绿宝石号向海参崴方向逃逸。
而安克威斯特少将在入夜前早已脱离战场，率领奥尔济号巡洋舰、阿芙乐尔号巡洋舰和珍珠号航向南方，最后驶到马尼拉被解除武装。
庞大的俄国第二太平洋舰队，剩下的战舰总吨位不过九万多吨，而且基本都是一些老旧的战舰为主。可谓大输特输，已经没有了还手之力。
当然联合舰队获得这场海战胜利也不是没有付出代价，敷岛、八云、浅间、高千穗、镇远等十余艘战舰，在该海战中被击沉。日军伤亡2741名官兵，损失吨位4万多吨。
造成联合舰队比历史上伤亡更大，主要有两方面的原因。一是俄国舰队因为在马尼拉修整时间较长，所以士气得到一定恢复。二来俄国战舰数量较多，而且也吨位也占优，所以有一试高下的想法也纯属正常。
而海陆两方面遭到重创，让俄国已经看不到获胜的希望。而此时俄国内部也出了问题，原本俄国国内就革命情绪高涨，俄国政府本意是想用一场战争的胜利缓解内部矛盾，但是接连在战场上失利，导致国内问题更加突出。
1903年12月，圣彼得堡发生了罢工，随后各界认同罢工的民众不断增加，罢工人数攀升至八万人。
1904年1月12日，东正教神职人员盖庞神父带领为数约三万人的工人组织，到冬宫外广场和平示威，目的是向沙皇递交请愿书，以表达劳工阶层与社会底层人民的困苦。
尼古拉二世从1月8日起已移居在皇村，和平示威当天不在冬宫。当时负责守护宫庭的武装士兵，列阵与示威群众对峙，而聚集的民众已渐渐增加到二十万人。士兵后来对空鸣枪示警，不久之后便向群众射击，民众在惊慌中逃亡而争相推挤。保守估计当时约1，000人伤亡。此一血腥镇压事件，引起公众的愤怒，俄国人民不再寄望沙皇，一连串大规模的罢工在各地发生。
在波兰的工业重镇罗兹，工人以“打倒独裁！打倒战争！”为口号，进行大罢工，同一时间，在华沙与其他工业中心，陆续发生罢工、示威或游行。同年的1月28日，在波兰社会党与波兰王国与立陶宛社会民主党的策动下，呼吁大规模罢工，波兰全境超过40万工人加入，持续了4个星期。
当时示威民众同时要求改善工人环境，以及给波兰人更多的自治，2月开始波兰的大学生加入示威，后来甚至有中学与小学的学生加入，学生抗议俄罗斯化并要求学习波兰语的权利。
其国内接连发生动荡之际，哪怕是沙皇尼古拉二世还想继续打下去，也力不从心了。
所以最终只能在美国的调停之下，俄国不得不提出和谈的要求。
于是从8月19日，日俄双方在美国朴茨茅斯正式举行和谈，于9月9日签订《朴茨茅斯和约》。宣告了这场进行一年多的日俄战争的结束。
朴茨茅斯和约规定：俄国承认日本在朝鲜享有政治军事及经济上之“卓越利益”，并且不得阻碍或干涉日本对朝鲜的任何措置。
另外俄国将旅顺口、大连湾并其附近领土领水之租借权以及有关的其他特权，均移让与日本政府。将由长春（宽城子）至旅顺口之铁路及一切支线，以及附属之一切权利、财产和煤矿，均转让与日本政府。此外，条约还规定俄国对辽东半岛的租借权以及其附近一切岛屿永远让与日本。
这场战争的意义除了确立了日本的强国地位之外更重要的是“历史上第一次一个亚洲国家战胜了一个欧洲国家，而且是一个大帝国。
当然获得这场胜利，日本也不容易。
在这场战争中，两方可谓倾力而出。
俄国共投入兵力120万人，伤亡、被俘27万人，损失舰船103艘，军费开支23亿卢布；日本参战总兵力109万人，伤亡27.6万人（其中战死9.7万人）。损失舰船96艘，军费消耗19.3亿日元。