此时在“胜利”号的舰桥上，李景曦中将也注意到了“扶桑”号似乎不动了，看到这一幕，许多中**官和美国顾问全都发出了惊喜的声音，测距官魏天成上尉顾不上想别的，他以最快的速度将“扶桑”号的相关数据报出，发送给了主炮塔，此时的“扶桑”号舰面满是大火，在海面上显得分外醒目。
“胜利”号的主炮再次开始了齐射，一发发406毫米炮弹呼啸着飞向“扶桑”号，敲击着它的舰体，一团又一团的火焰在舰上升起，剧烈的爆炸将“扶桑”号最后的两座炮塔也炸哑了，只剩下一些副炮还在时断时续的射击着。
“日本战列舰被鱼雷击中以后，便几乎完全丧失了动力，于3时53分完全停车，我舰的主炮命中十分准确，想想看，那可都是十六英寸的大口径炮弹啊”斯科特舰长事后不无自豪的回忆，“差不多又有六枚炮弹击中了它，它在四点钟的时候发生了大爆炸，巨大的舰体一下子断成了两截当时亲眼目睹这一景象的人很多，一些军官挥舞着拳头，脸上全是兴高彩烈的表情。但我和李将军都很冷静，我们都对一艘战列舰出现这样的景象感到有些不可思议，这艘日本战列舰似乎比我们想象的要脆弱得多，因为它只中了一枚鱼雷……”
“扶桑”号的巨大残骸一直在燃烧着，漂流下来的“不知火”号驱逐舰试图搭救幸存者，但是中国轻巡洋舰和驱逐舰却在这个时候赶到，“海云”号和“海风”号猛烈炮击“不知火”号并击中它5发炮弹，“不知火”号于4时25分最终被击沉。“胜利”号战列巡洋舰则对“扶桑”的舰首部分继续炮击了一会儿，这个浑身上下遍布冲天大火的固定目标于4时37分沉没，远处的船艉部分则多熬了差不多一个小时左右，第二天早上6时40分，日出以后，这艘被用“日出之国”命名的巨型战列舰终于完全消失在了大海深处。
从“扶桑”号的中雷到最终沉没，没有人知道这期间这艘战列舰到底发生了什么事，因为全舰没有一个人生还，即使有人游到陆地，等待着他们的也是朝鲜人仇恨的钢刀。该舰具体战死的人数已经无法统计，后来据调查应该在1300人至1500人之间
在“扶桑”号遭到致命打击的这段时间里，“山城”号依然用主炮向逼近的中国舰队还击，但是其战果仅仅只有几发副炮射出的炮弹击中了中国第5驱逐舰中队的驱逐舰“巨门”号，这艘勇敢的驱逐舰由于过于靠前，还被己方的轻巡洋舰“海风”号的了望员误认为是日本驱逐舰，当即遭到雨点般的炮弹的轰击，中弹11发，该舰顿时火起并有14人阵亡，包括舰长在内的29人负伤，这一误击让“民权”号意识到了危险，发出了识别信号和要求驱逐舰撤出的呼叫。为了让前面的驱逐舰队有机会撤下来，4时29分，在又射出一次齐射以后，“民权”号的主炮便中止了射击。
尽管“民权”号中止了炮击，但已经打红了眼的中国轻巡洋舰和驱逐舰根本不愿意撤出战斗，不断向中弹累累的“山城”号射出鱼雷，一时间海面上布满了鱼雷航迹，已经分不清是谁射出的鱼雷了。很快，两枚鱼雷于4时43分20秒击中了目标，伴随着两声霹雳般的巨响和冲天而起的烈焰，“山城”号开始猛烈燃烧起来，不一会儿，军舰便开始发生了倾斜。
中国海军“小舰鱼雷党”们的行为让李景曦很是恼火，而“巨门”号遭到误击更让他感到屈辱，他随即以最高指挥官的身份下令轻巡洋舰和驱逐舰撤离，此时中国轻巡洋舰和驱逐舰也已经射光了鱼雷，带着复杂的心情看着熊熊燃烧但挣扎着不肯沉没的“山城”号离开了战场，但并没有走远，他们希望能够亲眼目睹自家的主力舰将这艘曾经在中国的海面上耀武扬威了多年的日本战列舰送进海底。
在轻巡洋舰和驱逐舰撤离后，“胜利”号和“民权”号开始集中火力轰击“山城”号，而此时的“山城”号似乎也知道了末日即将来临，开始了困兽之斗。在日本水手的疯狂努力下，竟然扑灭了舰上的大火，并且又恢复了两座主炮塔的射击能力。
但日军官兵再怎么努力，也无法挽救这艘战列舰毁灭的命运了。
尽管遭到了两艘中国战列巡洋舰的攻击，但“山城”号的舰长大谷幸四郎为了在“山城”号沉没之前争取最大的战果和为“扶桑”号上阵亡的司令官永田泰次郎中将报仇，下令集中全部火力，只攻击“胜利”号。
可能越是在最后的时刻越是能超水平发挥，“山城”号的最后几轮齐射可以说异常准确，在短短的几分钟里，至少有10发356毫米炮弹击中了“胜利”号，使得“胜利”号从头到尾火光冲天，但令日本人感到惊讶的是“中国战列舰”的主炮竟然似乎不受影响，仍然在向外喷吐着致命的火舌中国战列巡洋舰的抗打击能力不但远远超出了日本人的想象，也令舰上的中国人对设计这艘军舰本国的设计师的功力佩服得五体投地（此时远在承德的杨朔铭应该是打了不止一个喷嚏），同时也让舰上的美国人对本国造船厂的精良工艺感到脸上有光。
尽管如此，“山城”号的垂死反噬还是给“胜利”号造成了很大的破坏，舰面上到处都是大大小小的凹坑和破洞，舰员们拼命地进行着修补工作。而就在这时，又一发“山城”号射来的356毫米炮弹击中了“胜利”号的舰体中部，猛烈的爆炸让舰体发生了巨大的震颤，很多在舱内的舰员被震得东倒西歪，一些人撞在了舱壁或者机器上，弄得头破血流。可能是震动使供电系统出现了故障，结果造成了连锁反应，整艘舰立刻丧失了电力供应。无线电、火控系统、炮塔回旋系统、提弹机和通讯一下子全部失效，火炮也锁死了。“胜利”号在这一刻竟然丧失了战斗力舰长斯科特上校在战后总结道：“这一事件造成的最大影响是心理上的打击，当时官兵们都感到相当的震惊和沮丧，电力的中断让舰员感到好象成了瞎子一样。更糟糕的是，我们的敌人仍然存在，我们面对着的那艘日本战列舰还不肯沉没，而散布在周围的日本驱逐舰并没有清理干净，如果日本人在这时向我们发动鱼雷攻击，后果很可能是灾难性的。”
此时在“民权”号的舰桥上，代理舰长福克斯海军上校也注意到了“胜利”号的异常。他刚刚听说和“胜利”号失去了联系，他意识到他必须做些什么，他所掌握的这艘巨舰可以决定这场海战的胜负。于是他当机立断下令“向右转”并加速，高速抢到“山城”号舰尾的“t”字阵位上，此时海面上到处都是舰体燃烧的残骸，“民权”号的这一位置将自己的舰影映在残骸燃烧的火光中，让“胜利”号和自家的轻型舰艇不至于误认成敌舰。福克期的这一改变航向的果断命令决定了日本人的最终命运。
在整场海战中几乎毫发无损的“民权”号再次向“山城”号倾泻着致命的弹雨，“山城”号的炮塔一座接一座的被敲掉，从头到脚被打得一片大火，剧烈的爆炸使这艘本来已经中了鱼雷的战列舰伤势更重，很快，“山城”号便出现了倾斜。
一发“民权”号射出的406毫米炮弹直接命中了“山城”号的舰桥，冲击波裹挟着弹片和火焰横扫而过，舰桥之内非死即伤，不久“山城”号的倾斜达到了45度，大谷幸四郎舰长终于下令弃舰，但是大部分水兵都拒绝服从命令，仍然留在舰上坚持战斗，但此时这艘巨舰的伤势已经无可救药了。大约10分钟后，“胜利”号的供电系统被休复，重新加入到了战斗当中，跟在了“民权”号的后面，两舰对“山城”号构成了一个大大的“t”字，她的几轮齐射将“山城”号最后的几门火炮也打哑了，看到“山城”号所有的主炮都停了火，出于节省弹药的考虑，“民权”号和“胜利”号中止了炮击。
没有等到旗舰“胜利”号发出攻击信号，中国驱逐舰“天狼”号便迫不及待的冲了上来，此时的“山城”号已经动弹不得，舰上的日军官兵眼睁睁地看着海面上一道道骇人的鱼雷航迹，没有丝毫办法可想。
4时11分，“山城”号战列舰的舰体发生了连续不断的剧烈爆炸，最后在一声声轰然巨响中变成了一堆燃烧的废钢铁。
看到这艘曾经是仅次于在日德兰海战挂掉的“阿金库尔”号的“第二号多炮塔神殿”就此灰飞烟灭，已经转移到一艘驱逐舰上的荒村仲吾在舰桥上忍不住流下了泪水。
这两艘曾经饱受日本国民期待并以国名命名的“扶桑”级战列舰自从建成以来，可以说问题重重，就以先挂掉的“扶桑”号而言，偌大的一艘战列舰竟然被区区一枚鱼雷夺去了机动能力乃至生命，可见当年的形象工程存在着多么严重的隐患片面追求攻击力，不切实际地争夺世界第一，造成了防御力的单薄，最后还是以最坏的结局获得了证明
不过在这次战斗中，因为日本水兵的英勇，两艘日本战列舰虽然下场悲惨，但能葬身于历史上最后一次“t”字战列下，却又不能不谓最为死得其所。光就这一点，战列舰史中当初默默无闻的“扶桑”和“山城”之名又将变得轰轰烈烈，如同一个平时不起眼的焰火，仅仅在燃尽自己的一刹那，才迸放出了最后的一片异彩。
此时战斗还没有结束，另一艘日本军舰也正在沉没，轻巡洋舰“熊本”号被鱼雷击中，发生了两次大爆炸后沉没了，大约40名舰员阵亡，剩下的大部分舰员为“长云”号驱逐舰救起，而包括舰长在内另外三十名船员，登上了一艘小艇，驶到了岸上。
此时中国海军的“七杀”号驱逐舰也接近了生命的终点，舰长张贤亮上尉试图将驱逐舰驶回去，但船身受损严重，船员甚至冒险将舰首照亮以便进行修理。张贤亮下令所有船员自舰首部分撤离，以便减轻舰首龙骨的负担。这时驱逐舰中队指挥官邓仲文上校李接到张贤亮的损伤报告后，下令“破军”号和“天狼”号前往救援，同时允许张贤亮做出弃舰的决定。天亮以后，整个上午张贤亮都在试图将驱逐舰驶回去，但到了下午，一切努力都失败了，“天狼”号靠近接走了“七杀”号上的舰员，然后向其开火，引爆了“七杀”号的弹药库，“七杀”号终于沉没了。
早上，一缕金色的阳光照亮了硝烟弥漫的海面，宣告了这场海战的结束。此时疲惫不堪的斯科特舰长在连续工作了二十四小时之后终于能够松上一口气了，但由于“胜利”号战列巡洋舰仍然处于戒备状态，所以他只能继续留在舰桥上。6时30分，战舰解除了戒备状态，斯科特立刻摇摇晃晃的走回自己的座位上休息起来。
海面上的炮声已经变得异常遥远，中国海军的舰员们走到甲板上，发现到处都是炮弹的弹壳。魏天成上尉揉着眼睛，看到在战舰主桅上飘动的国旗沐浴在晨光之中，心里感到无比的自豪。
对日本人来说，他们的噩梦仍然没有结束，木村刚中将下令他的运输船抢滩登陆。海军的军官们准备执行命令，但陆军的军官们却激烈反对，他们认为部队现在登陆十分困难。因此在清晨4时20分的时候，幸存的几艘日本商船和运输船开始抢滩搁浅。4时30分，木村刚残存的驱逐舰开始撤退，其中大部分仍然挤满了之前救起的士兵和船员。
过不多久，中国轻巡洋舰便出现了，他们肆无忌惮的轰击那些抢滩的商船，十分钟后，几架中国水上飞机也赶到了，向那些商船和已经卸载的小艇进行着扫射。几艘中国驱逐舰抵达了现场，在近距离向那些商船倾泻弹药，炮击持续了大约30分钟，日本船只全部着起了大火，落水的陆军士兵大部分淹死在了海里，只有极少数的人得以成功登岸并保住了性命。
在这场被称为“釜山海战”的夜战中，中国海军一共击沉了日本海军3艘战列舰，8艘巡洋舰，9艘驱逐舰，中国海军自身的损失是1艘巡洋舰、7艘驱逐舰，5艘鱼雷艇，另外有2艘巡洋舰和5艘驱逐舰受损。对于中国人来说，他们的损失显得微不足道，很容易就能够补上，而对于日本人来说，两艘主力战列舰和大量护卫舰艇的毁灭是难以弥补的损失。
“釜山”海战的结果传到日本国内后，日本举国震惊，两艘主力战列舰的沉没表明日本海军面对中国海军已经没有什么优势可言（此前民众对官方的宣传一直是深信不疑的），海战的惨败使日本国内的军国主义势力大受打击，让日本政府重新取回了这场战争的主导权。
这场海战的结果也导致荒村仲吾和木村刚前途的完结。他们声称击沉了一艘中国战列舰，但没有人相信这一战果。栀内曾太郎和他的参谋们看着损失的舰艇和人员，开始向大正天皇要求自朝鲜半岛撤退——这在以前是难以想象的。随后栀内曾太郎将荒村仲吾和木村刚贬到了其他地方。
日本人对这场海战进行了认真的调查和总结，一些专家认为，导致海战失败的一个重要的原因是日本鱼雷的命中率，由于射击角度狭窄和鱼雷的性能不稳定，导致在这场海战中，射向“中国战列舰”的鱼雷全都失去作用，以至于未能在有利的时机里击“胜利”号。而日本战列舰356毫米主炮虽然给了敌舰以沉重的打击，但其威力显然对盔坚甲厚的中国战列舰无法构成致命威胁。在这次海战结束后，日本海军加快了对新式大口径舰炮和更为先进的鱼雷的研制力度。
中国方面也进行了认真的战后总结，李景曦认为，他的计划和指挥是令整个特遣舰队一同行动，但却未曾想作战演化成了夜间的大混战。在这场海战中，中国海军的弱点也很多：驱逐舰分队协同很差；鱼雷的性能同样不稳定；而“胜利”号这样一艘美国制造的最新式的战列巡洋舰在战斗的关键时刻，供电系统的故障后险些导致一场灭顶之灾。李景曦在给杨朔铭的报告中写道：“我们应该认识到这些事实不应该被忘记，我们的全部优势都在于速度、防护和火力，很明显在人员的经验，技巧，训练或表现上，我们和日本人还是有一定的差距的。”有些事情李景曦没有在报告中提及，那就是他本人出色地应对危机和运用自身优势的表现，以及两艘战列巡洋舰上优秀的舰员。。.。
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