根据福特原先的计划，打算4000的距离上充分利用8寸舰炮的射程优势，但由于情报上的失误，这种优势实际上从来没有出现过，中舰的11英寸主炮射程更高，不但先发制人，而且光线也有利。他们浅灰色的舰影在深色海平面和薄雾中若隐若现，轻微的西风将美国军舰吹出的烟也飘向两军中间，更加模糊了美军炮手的视线。火力的分派也发生错误。美国本来就少一条装甲巡洋舰，但是这并不能成为漏掉吉林号的理由。吉林号的中国炮手冷静下来，开始像炮术演习一样瞄准射击。
测距仪将美国战舰放大10倍，中国人一向强调的射速和:发挥效果，美国舰列被100高的水柱包围了。3点51分，犹他号和弗洛里达号刚射击过几轮后，就分别被击中两次，后者的8寸主炮炮塔暂时失去战斗力（其中一门炮在10分钟后重新投入战斗）。纽约号更被击中四次之多，352，沈阳的两发280米炮弹击中她的舰桥，损害不大，不过很快下一轮炮弹到了，纽约号部和+=|失去作战能力（每次发射每座炮塔的一侧火炮，下一轮再使用另一侧火炮，因此4炮塔的吉林而言，一轮齐射是4发炮弹）。
354，距离降低到2900码，中国战舰152米副炮也开火了。美军的枪炮官还没有意识到火力分配地错误，继续射击沈阳号。3一发10美寸炮弹穿击中沈阳的舰桥下方。穿过一个煤舱后爆炸，使一些舱室受损。两分钟后，第二发炮弹落在2炮塔上，穿过300毫米地装防护后在内部爆炸，引燃4发射葯，这座炮塔失去了作战能力。
357分，福特下令向右舷转过两点以拉开距离。与此同时温定玉也下令向左转过一点以扰乱对方测距。4，石家庄第一次中弹，舰桥前部中弹，没引起重大损伤。这并未影响双方不断升温的激战，中国战舰每隔20秒钟就向对方射出一轮炮弹，美国装甲巡洋舰奋力前的海面就象弹幕布成的森林。
在纽约号的舰桥上，福特发现石家庄号的炮火越来越准确：“他们第一发炮弹从我们头上飞了过去，不过以4钟内我们被击中2。时我们正全速前进，巨大的风声、机器地轰鸣和我们自己的炮声，以至爆炸声都被掩盖过去。舰体四周到处是冲天的水柱，高过烟。然后就劈头盖脸的泼到身上。偶尔眼前亮光一闪有东西过去，那是四散乱飞的弹片。”他没有意识到中国的主炮普遍采用集中的射击指挥仪，在齐射时命中概率更高，美国还停留在再简单的人工测距。
这时致命的打击来了。一发穿甲弹刺透怀俄明号炮塔外壁地装甲板，在内部爆炸，半个顶盖被掀到空中，然后重重的砸在甲板上。炮室和装填室中的火葯被引燃40名官兵几乎在瞬间被杀死，战:舷转过180，为敝开的炮塔吹入更多空气。白炽地火舌四处蔓延，。几分钟后怀俄明在殉爆声中沉入大海。
甲板上一片欢呼，不到十分钟就击沉了敌人一艘主力舰，这意味着更大的优势，果然本来就处于劣势的美国人的火力继续萎缩下去，这给了轻巡舰队更多地发挥余地。
403，更大的灾难发生了，近万吨的佛罗里达号被击中，根据无畏8的报告：
“她的后部中弹，大约集中在主桅和后部炮塔的周围，上层建筑后部冒出大量黑烟，没有观察到火焰，我们以为是交通艇在燃烧。这时我们已经向左转舵，她没有继续射击，也许是转向装置发生故障，两舰的距离逐渐拉大，直到距离我舰右舷2500时，她再次被我舰命中，一发在舰桥，一发在炮座，炮弹爆炸了，然后一切安静下来，大约有钟。既没有烟也不见火，然后从前往后发生了惊天动地地爆炸。稠密的黑烟和爆炸的闪光把战舰完全淹没，各种东西都被炸到高空，一条50美尺蒸汽推动的哨艇肚皮朝天，足足被炸到200尺高。”
此刻甲板上欢声雷动，他们击沉了佛罗里达！当消息传到温定玉那里时，他用怀疑的眼光透过望远镜搜索着海面，来来回回数了几遍，果然对方只有2船了。他赞许的点点头，没说什么，点燃一支新的雪茄，现在双方的实力开始了完全的不对等。
战斗还在如火如荼，不少参加者并未意识到佛罗里达已经被击沉。
她最近的犹他号装甲舰也只有部分人注意到，幕僚向说：佛罗里达…被击中。于是犹他将炮口转向中国舰列最末的吉林号。
这时纽约号再次被击中，犹他也着火了，福特决定释放烟雾争取一点转向的时间。就在他向其他军舰发布旗语前，石家庄的一发炮弹准确的集中了主桅，福特无法通过旗语指挥。404，无畏十二号在到600的距离上向犹他发射出4发鱼雷鱼雷轨迹，另一发从犹他的舰底擦过。
不知为什么美国的了望哨认为那是来自未交战的右舷，同时声称发现潜望镜！这条子虚乌有的情报让福特觉得自己正成为潜艇的目标。几分钟后，两支舰队的距离逐渐拉开，炮手发现炮弹总是过早落下，他们先是瞄准对方水线，接着是瞄准炮塔上部，最后干脆瞄准桅杆，双方都无意在胡乱对射中浪费炮弹，密集的炮声不久即告平息，水手们急着修补，灭火，为下一轮较量做准备。
此时，卡耐尔才来到战场，不过当他了解到战况的时候，终于无法控制心中的怒火，短短半小时内，美军损失了最精锐的两艘军舰，而生下来的两艘看起来也是十分破旧，仿佛被几十个壮汉蹂躏过一样。
而温定玉则从容的多，打到现在舰队实际上还没有伤筋动骨，只是几门主炮出了一些问题，副炮损失了一部分，他有信心在接下来的一个小时内全歼美国这支分舰队，如果他们不跑得话。
美国的军舰比中国的还要新，而且吨位也大，速度也快，但是为什么会出现这样的结果呢，实际上这是两个国家不同的思路造成的。
英德两国不同的设计哲学。美国建造的舰只强调的是速度和火力，而牺牲的是装甲防护力。中国军舰则在降低航速和武备的基础上强调更好的防护力。
一）测距仪
美国方面使用的测距仪较中国海军使用的立体感较差。而且它的光距（六英尺）较中国人的为小，这使得美国方面在测定中国舰只的位置时遇到了困难。相反，中国舰队使用的测距仪可以更快地测定对方的位置，并且也很容易修订误差。在旧金山海战中，由于天气和烟尘等原因，中国方面的测距仪更好的发挥了作用。但是美国方面的测距仪一旦锁定了目标，就能比中国测距仪更好的跟踪目标。
在海战中，巡抚级战舰上装备的新型测距仪（光距十英尺）给美国人留下了深刻的印象，而且它们能和指挥仪结合使用。这种新型测距仪的性能远远超过美国人。
同样，中国人在射击时采用的标尺系统也优于美国方面。在旧金山海战后，美国海军也采用了与中国方面类似的系统。
二）弹葯储藏室
这本来是中美两国军舰设计上都存在的失误，但是中国人根据经验对弹葯库进行了改造。在甲午海战中，中方的致远号巡洋舰炮塔被击穿，结果大火很快就蔓延到弹葯库，最后通过对弹葯库进行注水才得以保全军舰。
在大战爆发前的时间里，造船工程师们一般通过加强弹葯库隔壁的强度来防止火焰蔓延到弹葯库。但是中国人在甲午海战后，注意到了弹葯储藏室和弹葯输送机也能导致弹葯库火灾。他们立即对这两个部分进行了封闭改装，而美国海军却没有注意到这个问题。结果在旧金山海战中美国海军的装甲巡洋舰象爆竹一样炸裂。
三）火葯
美国方面使用的火葯也存在着问题。为了防止爆炸和降低失火危险，美国方面使用凡士林作为稳定剂。但是。旧金山海战中却发现凡士林反而加剧了火葯的活性，使得其更易燃易爆。同样双方运送发射葯包使用的容器也有区别。中国人对发射葯用金属容器封闭运送，而美国人则仅仅用蚕丝口袋包裹，同时美国火葯储藏的时间也较长。而且美国海军在运送弹葯时不关闭弹葯舱门，这也是一个致命的失误。
四）穿甲弹
在海战中美国海军使用的穿甲弹遇到中舰装甲即炸，无法穿透其坚固的外表。而中国人的炮弹却轻易的将美舰装甲撕开。
五）射击精度
这个问题表现的十分明显，在同等条件下，美舰必然先中弹，而且通常都是中了几弹之后才能击中中舰，这样的命中率，自然没办法去得太好的成绩。