豐島海戰發生於1894年7月25日清晨，是一次日本首先挑起的战役，并因此清朝与日本正式宣战。
经过
「濟遠」和「廣乙」兩艘中國軍艦7月23日抵达牙山，掩护运送清軍的运兵船在朝鮮牙山登陸後，25日拂晓離牙山返航，在朝鮮豐島海面，遇上日本聯合艦隊第一游擊隊「吉野」、「浪速」及「秋津洲」這三艘以高航速和高射速為特徵的軍艦。（這三艘軍艦在後來黃海海戰中重創北洋艦隊，立下頭功）
7时20分，第一游擊隊望见「濟遠」和「廣乙」兩艦，即时下战斗命令。7时45分，第一游擊隊旗艦「吉野」首先開砲：這是日本在甲午戰爭不宣而戰的開始。7时52分，中國軍艦隨後還擊，兩軍展開激烈砲戰。日本军舰在吨位、火炮、时速方面，较中国军舰占较大优势。福建船政局自製砲艦「廣乙」企图逼近日本军舰发射鱼雷，在「秋津洲」「浪速」压倒性的火力打击下受重傷，無法發射魚雷，船身傾斜，人员伤亡惨重。於是向海岸方向退出戰鬥，在朝鮮十八島附近擱淺，縱火自焚。「濟遠」艦傷亡亦慘重（當時管帶方伯謙與大副沈壽昌皆在艦橋上指揮，沈氏被日軍擊中，腦漿迸裂、血染方氏衣裳，不旋踵二副柯建章腹部亦被日軍砲彈貫穿，足可見當時戰鬥之慘烈）。
8时10分日艦以時速22.5節的「吉野」號、「浪速」號窮追「濟遠」艦不捨，「濟遠」艦藉机西撤，並發尾砲攻擊「吉野」號。8时30分，「濟遠」舰全速向西撤退。日舰猛追，「濟遠」舰悬起白旗。日舰追近，「濟遠」舰又加挂日本海军旗。「浪速」艦发出信号勒令「濟遠」艦立即停轮。
此時載有第二波増援朝鮮清軍並懸掛英國國旗的英国「高升」號商輪和滿載軍械的「操江」艦先后駛來。「濟遠」艦拋下「高升」號而走，「吉野」號独自追击「濟遠」艦。12时38分，「吉野」渐次逼近“济远”。“济远”发尾炮三发炮弹命中，“吉野”受伤转舵撤走。日軍三艦見「高升」號與「操江」艦，立即以「浪速」艦攔截「高升」號，以「秋津洲」艦攔截「操江」艦。9时15分「浪速」发出信号勒令「高升」號“停轮”，逼迫高升將船隻駛往日本，以船上官兵作為「人質」，船上清軍官兵大為憤怒，因為此時中日雙方尚未開戰，怎可無故俘虜船上官兵？便要求船長將船駛回大連或旅順。正在雙方僵持不下的時刻，日軍突生紅旗，要求船上洋員離船，旋即發炮進攻，清軍亦據船以步槍迎敵。下午1时「高升」號被「浪速」擊沉，此時日軍竟用機槍掃射在海上漂浮的清軍官兵，最後殉难者达七百余。下午2时「操江」艦「秋津洲」追上也被俘虜。
「濟遠」舰驶抵威海，在《航海日志》中捏造战果：“船后台开四炮，皆中其要处，击死倭提督并官弁数十人，彼知难以抵御，故挂我国龙旗而奔”，并篡改海战时间，掩盖事实。而後丁汝昌誤報「濟遠」艦擊沉「吉野」號。但縱然如此，論戰鬥實力，莫說濟遠一船敵三艦，就是一船敵一艦，濟遠也無法迎敵（因為濟遠時速才十五海浬，日方三艦時速皆超過十八海浬，日艦亦皆配有速射炮，為濟遠所無），最後三艦濟遠擊傷其二而脫困，其實已屬難得。
7月28日夜，日本陸軍進攻牙山清軍，發生激戰，清軍不支，退向平壤。8月1日，中日雙方正式宣戰。
事后
日本不宣而戰，襲擊中國租用外輪，違反國際法。英國駐日使節一度抗議，而「浪速」艦長東鄉平八郎卻一口咬定，「高升」號是被中國军队非法占据，日舰实行“临检”，该船不服从命令。而英國政府从自身利益政策，也出現種種指證日本無罪的輿論，此事件草草結束。
