光绪皇帝接到台湾巡抚邵友濂急电加强台湾及东南沿海各省的海防。李经方从日本带回日本取得牙山大捷的消息，而李鸿章却接到叶志超已进入平壤顺利会师的捷报。他要叶志超固守平壤两个月。日本决定冒险一搏，天皇签署了军令，向国民紧急募集五千万日元公债。
日军因粮草将尽，向平壤发起最后的猛攻，叶志超弃城逃跑，左宝贵率部死守，直至战死。此役清军伤亡惨重，日军则缴获大量军用物资和粮草。北洋舰队返回旅顺港途中与日本舰队相遇，经过几小时生死较量，北洋水师的五艘军舰被击沉，邓世昌等七百多名北洋水师官兵壮烈殉国！而伊东佑亨对此战果却并不满足。
李鸿章得知败仗消息后十分悲愤。方伯谦在海战中临阵脱逃，被丁汝昌就地正法。
光绪皇帝下旨抚恤阵亡将士。翁同和参劾李鸿章欺君，告诉光绪帝大东沟一役实际上是大败仗，并称李鸿章匆忙去旅顺港是为了替丁汝昌掩盖败绩。丁汝昌杀方伯谦也是为怕走漏战败的风声，光绪闻之大怒。
