С подъемом флага и стеньговых стало ясно, что бой близко. Команда «Алмаза», по старому морскому обычаю, переоделась во все чистое – белые рубашки и черные брюки. Офицеры надели кители. Приказ адмирала гласил: «Всем кораблям держать курс норд-ост-23. На Владивосток, на всех парах!». «Алмаз», входивший в состав разведочного отряда вместе с крейсерами «Светлана» и «Урал», по приказу командующего занял место в хвосте эскадры. Этим трем плохо вооруженным кораблям адмирал поставил задачу охранять транспорты и другие небоевые суда от нападений японцев. Сблизившись с отрядом японских крейсеров, «Алмаз» первым открыл огонь по японскому крейсеру «Идзуми». В ответ на него обрушился прицельный перекрестный огонь японских крейсеров. Крупнокалиберные снаряды рвались у бортов корабля, отчаянно отстреливающегося из своих четырех 75-мм орудий.

Попав в бизань-мачту, неприятельский снаряд зажег топ деревянной стеньги, рухнувшей с грохотом на кормовой мостик. Следующий снаряд угодил в кормовую рубку, разнес в щепки вельбот, погнув шлюп-балки, но чудом уцелевшие две кормовые пушки продолжали вести огонь по японским кораблям. Из пробитой трубы, застилая палубу, валил густой черный дым. Неподалеку от «Алмаза» перевернулся вверх килем и затонул эскадренный броненосец «Ослябя». С мостика видели весь в дыму, без мачт и труб флагманский броненосец «Князь Суворов».

В ходе боя «Алмаз» потерял управление. Снаряд, попавший в корму, повредил рулевое устройство. Под огнем японских кораблей старший штурманский офицер Н. М. Григоров опустился по веревочному трапу за борт и устранил повреждение – оно, к счастью, оказалось легко устранимым. На навесной палубе в середине корабля разорвался снаряд, убив четырех матросов и смертельно ранив старшего артиллериста, лейтенанта Мочалина. Руководство артиллерией корабля принял на себя старший офицер корабля, капитан 2-го ранга Дьячков. Маломощная артиллерия «Алмаза» не могла причинить существенного ущерба японским бронированным крейсерам, а снаряды 45-мм орудий просто не долетали до неприятеля.

Около 4 часов дня в виду наших крейсеров показались японские броненосцы адмирала Того. Любой их снаряд, попавший в «Алмаз», мог потопить его. Но командир корабля капитан 2-го ранга Чагин и старший штурман лейтенант Григоров, умело маневрируя, вывели крейсер из зоны обстрела. С наступлением темноты, уже после гибели основных сил эскадры, было получено сообщение с миноносцев «Буйный» и «Бравый» – текст приказа раненого командующего эскадрой адмирала Рожественского о передаче командования крейсерским отрядом контр-адмиралу Энквисту «Алмаз» вошел в состав отряда и должен был следовать приказам его командующего.

Около 18 часов вечера погиб со всем экипажем флагманский броненосец «Князь Суворов», а перед этим около 5 вечера с него сняли на миноносец «Буйный» в бессознательном состоянии раненного в голову вице-адмирала З. П. Рожественского. Придя в себя, он приказал передать командование эскадрой адмиралу Небогатову, а кораблям следовать во Владивосток. Но к этому времени наступившая темнота уже разметала остатки 2-й Тихоокеанской эскадры.

После 18 часов вдоль строя 3-го броненосного отряда прошел эскадренный миноносец «Безупречный». Его послали офицеры штаба. Их и З. П. Рожественского сняли с подбитого и безнадежно отставшего флагманского броненосца моряки «Буйного». Сигнал о передаче командования Н. И. Небогатову с приказанием следовать во Владивосток правильно поняли только на «Адмирале Ушакове». На остальных кораблях либо разобрали сигнал с искажениями, либо не обратили на него внимания.