Вместо этого тяжело поврежденный броненосец снова оказался под огнем, начав отвечать из орудий левого борта и кормовой башни. Из-за густого тумана и сильной задымленности противники быстро потеряли друг друга из вида, но до этого «Микаса» успел получить дополнительные повреждения. Прямым попаданием была разбита кормовая башня главного калибра. Снаряд разорвался, еще даже не пробив толком броню лобовой плиты, но снопом осколков, влетевших в промежуток между орудиями, сильно повредило поворотный стол башни, намертво его заклинив, и станки обеих пушек. Железо приняло на себя весь удар, так что расчет отделался лишь контузиями.

Другим попаданием такого же снаряда, прошедшим до этого через офицерские жилые помещения, был пробит кормовой траверз левее барбета у самой бронепалубы. Едва проломив броню, снаряд остановился, так и не взорвавшись. Около десятка среднекалиберных попаданий легли в корму, сильно разрушив адмиральские помещения и каюты офицеров, где начался пожар. В целом, полученные повреждения не были смертельными но, уходя из-под обстрела, броненосец потерял почти десять минут драгоценного времени.

За эти десять минут вода смяла и порвала внутреннюю продольную переборку угольных ям правого борта второй кочегарки, и отделение начало быстро заполняться водой. Водоотливные средства не справлялись. Приемники эжекторов осушительной системы почти сразу забило углем. В аварийном порядке стравили пар из котлов и загасили топки, еле успев эвакуировать людей. Крен вправо дошел до 8°, а в корме вода хлынула через две пробоины в верхнем поясе, опустившиеся под воду. Кроме того, полностью погрузился в воду 10-миллиметровый пояс позади цитадели, и волны начали захлестывать в пробоины небронированного борта, считавшиеся до этого безопасными. Срочными контрзатоплениями удалось уменьшить крен до 3°, но корма продолжала погружаться, быстро увеличивая и без того сильно возросшую осадку. Вся самая толстая броня по ватерлинии ушла под воду, и броненосец погрузился почти до батарейной палубы.

Едва вырвавшись из-под обстрела, занялись срочной заделкой множества ставших подводными пробоин. Пластыри, заведенные на пробоины в носу, позволили прекратить поступление воды в носовые отсеки, но кормовые пробоины перекрыть полностью не удавалось, и броненосец продолжал садиться все глубже.

«Сикисима», покинув линию, вскоре присоединился к отступающему «Микасе», участвуя вместе с ним в перестрелке со старыми русскими кораблями. Он, так же как и флагман, остро нуждался в срочной заделке пробоин, а вместо этого получил дополнительные повреждения кормовой части, в том числе подводную пробоину в левом борту. Два попадания тяжелых бронебойных снарядов пришлись в батарейную палубу и вывели из строя два каземата, к счастью, без взрывов и пожаров. Когда, наконец, удалось окончательно выскочить из боя, броненосец был уже практически обречен. Вода в правом машинном отделении поднялась на полметра выше настилов, залив мотылевые колодцы и нижние шейки вала. При работе механизмов эта вода, смешанная с маслом, разбрызгивалась по отсеку, до крайности осложнив обслуживание машины, которая начала работать со все усиливающимся стуком. Кроме того, появилась сильная вибрация. Видимо, пострадал и сам правый вал или его подшипники. Вскоре машину пришлось остановить.

Имея разбитое и затопленное румпельное отделение, одну лишь левую действующую машину и поврежденный правый вал, корабль потерял возможность идти прямо. А быстро прибывавшая вода, которую уже нечем было откачивать (почти все водоотливные средства вышли из строя), сажала корабль все глубже. Начали сдавать переборки, и командир приступил к эвакуации экипажа, остановив свой обреченный броненосец рядом с флагманом, к которому уже приближался заметно севший кормой «Асама». Из-за свежей погоды спустить шлюпку или катер было довольно сложно, кроме того, ни на одном из японских кораблей не осталось неповрежденных мелких плавсредств, поэтому «Асама» пришвартовался с подветренного борта «Микасы», и адмирал с частью своего штаба перешел на крейсер.