Опасаясь, что, воспользовавшись плохой видимостью, русские могут проскочить проливы на полном ходу незамеченными, Того послал на запад 1-й и 3-й отряды истребителей, при этом 3-й отряд должен был повернуть на юг и, пройдя этим курсом 5 миль, снова лечь на запад. Одновременно 2-й и 5-й отряды истребителей были направлены на восток, чтобы обнаружить русских, если они попытаются проскочить под японским берегом. Всем вспомогательным и легким крейсерам был отдан приказ идти на соединение с 1-м и 2-м боевыми отрядами, двинувшимися, немного погодя, также на запад. С броненосцами и броненосными крейсерами остались лишь крейсера вице-адмирала Уриу да авизо «Чихая» и «Тацута».

В 13:03 из 3-го отряда истребителей пришла нешифрованная телеграмма о том, что они ведут бой с двумя русскими миноносцами, идущими на северо-северо-восток, ход 15 узлов. Сообщалось также, что с миноносцев видят на северо-востоке свои главные силы в 65 кабельтовых. Немедленно 3-му боевому отряду было приказано прикрыть истребители и провести разведку в юго-западном направлении. Для поддержания связи, в случае возникновения радиопомех, направлялись оба малых крейсера.

Отходившие почти строго на север истребители 3-го отряда семафором с «Микасы» в 13:06 были направлены в разведку на юг – юго-восток. Развернувшись на новый курс, командир отряда капитан второго ранга Иосидзима приказал дать самый полный ход, однако из-за волн, даже рискуя угробить машины, не удавалось держать более 20 узлов, и через 8 минут ход сбавили до сравнительно безопасных 16 узлов. Вскоре справа были обнаружены два русских миноносца на встречном курсе, которые прошли мимо, видимо, не заметив японцев. Почти сразу за ними показался крейсер типа «Жемчуг», только он был примерно на милю дальше к западу и шел также встречным курсом (это был «Изумруд», крайний правый крейсер в русской разведывательной завесе). Вскоре он отвернул резко влево и скрылся из вида.

Обо всех обнаруженных кораблях немедленно сообщалось по беспроволочному телеграфу. Никаких помех не было. Но было перехвачено также несколько русских телеграмм из пяти-шести слов, смысл которых разобрать не удалось.

Истребители сильно качало на волнах. Их хлипкие корпуса изгибались и трещали, но они упрямо шли вперёд, и в 13:18 в двух румбах впереди своего правого траверза обнаружили два больших четырехтрубных крейсера, несших по три мачты. Это были, несомненно, «Россия» и «Громобой». До них было 45–50 кабельтовых, и они шли малым ходом на северо-восток.

Следом за ними показались русские броненосцы типа «Суворов», шедшие строем кильватерной колонны. За ними дымил высокобортный трехтрубный «Ослябя», дальше разобрать было нельзя из-за тумана.

Тут на головной истребитель «Синономе» выскочил русский миноносец, оказавшийся чуть правее его курса и всего в 20 кабельтовых. С него тут же открыли огонь из носовых орудий, и японский отряд, отвернув влево, прервал контакт. Развернувшись на северо-восток, Иосидзима пошел обратно к своим броненосцам, не переставая отправлять радиограммы о координатах, курсе и скорости обнаруженных русских кораблей. Наконец их удалось обнаружить. Однако к этому времени дымы русских броненосцев было уже хорошо видно и с самого японского флагмана «Микаса».

Продолжая отходить этим курсом, Иосидзима так и не нашел своих броненосцев и вскоре развернулся на обратный курс, а затем довернул к западу. Вскоре с его кораблей услышали звуки канонады впереди себя. Продолжая двигаться на запад, обнаружили лежащий в дрейфе одиночный трехтрубный русский броненосец, который сильно горел и имел заметный дифферент на нос. Рядом с ним был трехтрубный пароход. Обойдя обнаруженные корабли с юга, миноносцы перестали слышать стрельбу и продолжали блуждать в тумане, пока не наткнулись около четырех часов дня сначала на 5-й отряд истребителей, а немного погодя и на свои броненосные крейсера под флагом Того.