這次火勢並不大，然而主炮位後方通向彈藥庫的輸彈口是敞開的！
靠東側是法軍前隊的「凱旋」、「拉佩魯斯」、「益士弼」、「精靈」4艦。
11時05分，「定遠」擊沉炮艦「益士弼」，「鎮遠」擊沉炮艦「突襲」。
海戰中先後擊沉法軍裝甲艦「勝利」、「凱旋」；一等巡洋艦「都威爾」；巡洋艦「黎峨」、「雷諾堡」、「費勒斯」；炮艦「彗星」、「羚羊」、「弓手」、「益士弼」、「突襲」、「馬槍」。
1分鐘后，「定遠」的穿甲彈也取得戰果，一枚305炮彈擊穿裝甲帶和三層艙室，鑽入鍋爐倉，之後又馬不停蹄擊穿一座鍋爐和另外兩層艙室，最終停在「凱旋」號的軍官居住室內。
戰鬥以大明海軍獲得全勝而告終！
12時20分，巡洋艦「濟遠」號與孫笑指揮的桿雷艇39號相遇，隨即孫笑等人被轉送到「定遠」號上。
明軍自然不會這麼輕易的放過他們，艦隊依舊以小隊的形態，各自選定一個和圖書目標發起追擊。
人員陣亡1855人，受傷621人，另有包括司令利士比少將在內的303人被俘虜。
進入亂戰狀態后，明軍解散整體編隊，以2艘姐妹艦為小隊的形勢互相掩護，獨自對付敵人。
12時整，丁汝昌下令各艦放棄追擊集合，隨即艦隊開始打掃戰場。
原來，上午時趁法軍主力全部出港的機會偷偷摸摸溜出港口的孫笑一直不敢在激戰正酣時歸隊，因此只能在附近游弋，等待戰鬥結束。
法軍永久損失14艘戰艦，損失噸位超過3萬！
略微靠西的是明軍9艦。
——觀戰的美國巡洋艦「企業」號艦長
因為海防港內還有一萬法國陸軍和二十多艘輔助艦/運輸艦，南北水師還得執行封鎖海防港並支援陸軍的任務。
10時13分，「鎮遠」命中「凱旋」側舷主炮位，並引起一次小規模殉爆，木質甲板被點燃（凱旋這種老式裝甲艦是內層木殼外鑲嵌裝甲，船上木結構件很多）。
1885ｈetｕｂook.ｃom•ｃom年1月2日的海防海戰中，明軍出動14艘戰艦和1艘魚雷艇，以自身損失1艘魚雷艇（孫笑搶到39號桿雷艇后，為避免落入敵手，把這艘艇自沉了），陣亡107人，受傷292人為代價，徹底擊潰法國第一遠東艦隊。
另有裝甲艦「巴雅」號重創（港內水深不足，最終座底擱淺，甲板與水面幾乎持平，上層建築都還露在水面上），炮艦「精靈」被俘。
看起來，似乎是法軍艦把明軍9艦夾在當中，簡直形勢一片大好啊。
卻沒成想正好碰到了受創后自救的「費勒斯」號，孫笑盯著這艘船等了三個多小時，確定它沒有逃離的意願（大概也是沒有那個能力了）后，才來與本隊會合。
9時55分，亂戰之初，明法兩軍的位置是這樣的：
不過，這最後一擊最終沒用出來，「鎮遠」榴彈引發的火災通過打開的提彈井進入「凱旋」號彈藥庫，引發240葯庫殉爆，法軍最後一艘裝甲艦當場炸成一團火球和*圖*書！
法軍士兵毛骨悚然，一擁而上拚命救火，就在此時，「鎮遠」射來的一發150榴彈命中同一部位，正在救火的法軍如同收穫時的麥子一般倒下一片。
11時左右，「開濟」、「寰泰」擊沉炮艦「弓手」。
這一炮只摧毀一座鍋爐，但也讓「凱旋」號失去三分之一的動力，航速由最高峰的12節跌到7節左右。
11時50分，一直沒能發揮作用的明軍炮艦隊終於抓到一個目標，那就是炮艦「馬槍」號，這艘470噸的小船在四艘1300噸炮艦的圍攻中堅持了20分鐘才最終沉沒。
定鎮花了將近十多分鐘，始終未能制伏「凱旋」，最後，失去耐心的劉步蟾下令「定遠」換裝穿甲彈射擊其艦舯，嘗試攻擊法艦動力，迫使其減速，而林泰曾指揮的「鎮遠」則用榴彈射擊法艦上層建築，削弱其反擊火力。
再向西一點，是法軍后隊的「杜莎佛」、「豹子」、「弓手」、「魯汀」、「突襲」、「彎刀」、「馬槍」7艦和-圖-書。
當然，相對海戰來說，這些任務都十分輕鬆，而且明軍已經可以宣稱獲得海戰的勝利了。
法軍兵敗如山倒。
在旗艦的飛橋上，笑容滿面的丁汝昌和劉步蟾親自接見了孫笑和他的戰利品利士比少將，不過還來不及互相道賀，孫笑就上報一條消息：之前海戰中起火退出的巡洋艦「費勒斯」號還在附近淺水區，並未離開。
敵艦航速慢下來，剩下的事就好辦了，「定遠」號不顧法軍幾艘炮艦圍攻牽制，調轉船頭，對準「凱旋」準備發起撞擊。
這不是一次戰鬥，只是一次單方面的屠殺。
隨後，「鎮遠」號桅盤上的速射炮對這裏密集的人群掃射一輪，幾乎把剩下的救火隊員全部打死。
11時20分，炮艦「精靈」號在走投無路的情況下，被迫降旗投降，隨即「南瑞」號組織陸戰隊跳幫，控制了這艘排水量650噸的炮艦。
10時30分，明軍「濟遠」、「滄遠」擊沉重傷無法動彈的法軍「雷諾堡」號巡洋艦。
10時10分左和圖書右，之前氣喘吁吁跟在主力後方，被扔下很遠的明軍「康濟」、「泰安」、「登瀛洲」、「海境」四艦終於趕到戰場，這四艦的加入，使得原本被夾擊的明軍現在反而對法軍前隊形成夾擊。
至此，海防海戰終於落下帷幕——暫時。
「定遠」、「鎮遠」理所當然的選擇了法艦「凱旋」，可是這艘4650噸的裝甲艦似乎有一位老手艦長，操舵異常靈活，兩次避開定鎮的撞擊，同時所有火力全開，打的定鎮火花四濺（但都沒擊穿）。
於是，「定遠」、「鎮遠」、「濟遠」、「滄遠」四艦在孫笑的指引下，于海防港以南3海裡外的淺水區找到法國巡洋艦「費勒斯」號，最終此艦拒絕投降，被明軍集火擊沉。
然而實際上，法軍后隊7艦隻有一艘巡洋艦，其他全是些幾百噸的小炮艦，對明軍的威脅小的可憐，以至於明軍都不太願意理會他們，寧願集中火力對付更有戰鬥力的法軍前隊5艦。
隨著「凱旋」號沉沒，剩餘法軍士氣崩潰，開始各自逃命。