26 июля "Мацусима" снова участвовал в боевом соприкосновении с противником возле бухты Лувантан. 8 августа 5 отряд имел столкновение с крейсером "Новик", канонерскими лодками "Бобр", "Гремяший" и миноносцами, обстреливавшими японские сухопутные части.
К 10 августа силы отряда оказались разделёнными: "Мацусима" вместе с "Хасидате" находились в бухте Сихау, "Чен Иен" с броненосными крейсерами "Ниссин" и "Касуга" в море вблизи Порт-Артура, а "Ицукусима" с "Идзуми" у островов Эллиот.
В 12 ч 20 мии, когда начался огневой контакт между главными силами, корабли 5 японского боевого отряда шли параллельно русской эскадре на дистанции 80-85 каб. После первого столкновения русские в двух кильватерных колоннах уходили к Корейскому проливу. Того их догонял, находясь сзади и справа, а 5-й боевой отряд, усилившись крейсером "Идзуми", шёл севернее,
Когда после второй фазы боя русские корабли стали отходить к Порт-Артуру или прорываться, корабли 5 отряда при поддержке крейсера "Асама" сделали попытку помешать этому и в районе 18 ч 50 мин имели перестрелку с "Аскольдом", флагманом крейсерского отряда. Огонь русских броненосцев, в частности, с "Пересвета", с дистанции около 25 каб. заставил "Мацусиму" и другие японские корабли уйти с их курса.
С наступлением сумерек 10 августа "Мацусима" получил приказ идти на юг и по возможности доложить командующему о местонахождении противника, в то время как "Хасидате" и "Чен Ией" под командованием адмирала Хихоачи остались между Эикаунтер Рок и Пинг-Ту-Тау, продолжая наблюдение.
12 сентября адмирал Катаока получил приказ направить крейсер "Мацусима" в Чемульпо для охраны.
После падения Порт-Артура корабли пятого боевого отряда третьей японской эскадры получили передышку и смогли по возможности отремонтироваться. В начале февраля "Мацусима" пришёл в Сангарский пролив для поддержки кораблей адмирала Симамуры. Они несли дозор в проливах вокруг о-вов Хоккайдо и Кунашнр: Саигарском (Цугару), Лаперуза, Измены и Екатерины. Особенно трудным было плавание во льдах возле Кунашира, в условиях морозов и снегопадов. 2 февраля "Мацусима" пришёл в Хакодате и, пополнив запасы, начал крейсировать в восточной части Саигарского пролива. Уже с 12 февраля Симамура получил новое подкрепление.
25 февраля "Мацусима" сменил в заливе Сиранука дозорный крейсер "Якумо". Одновременно его командир капитан 1 ранга Окуиомия получил приказ Симамуры не упустить замеченный к северу от о. Кунашир, затёртый льдами пароход. Но льдины всё больше набивались и в залив, где на якоре стоял крейсер. Его и так уже развернуло кормой к берегу, что в условиях обрыва якорной цепи грозило выбрасыванием на сушу. 28 февраля приплывшая с носа большая ледяная глыба сначала застряла по правому борту между штевнем и якорь-цепыо, затем оборвала последнюю подводой, сделала несколько вмятин в обшивке в районе таранного отсека и вдоль борта по ватерлинии, затем отломила лопасть правого винта. Окуиомия доложил адмиралу о повреждениях, получил разрешение уйти на ремонт, не дожидаясь смены, и 1 марта привёл крейсер в Хакодате.
Устранение ледовых повреждений обшивки и воостановление винта "Мацусимы" в марте-апреле 1905 г. производились в Сасебо. [24, 35] Перед Цусимским сражением крейсером продолжал командовать капитан 1 ранга Окуиомия.
27 мая 1905 г. после 8 ч утра, когда русские корабли подняли стеньговые флаги, крейсер "Мацусима" в составе своего отряда,, вышедшего из залива Озаки, показался слева от них. Русские броненосцы навели на них носовые башни и орудия левого борта. После 10 ч 35 мин 5 отряд и подошедшие к нему миноносцы скрылись из виду.
Крейсер "Мацусима" (Сведения о корабле, опубликованные в английском справочнике "JANE'S FIGHTING SHIPS". 1905-06)
В бою с русскими крейсерами арьергарда "Мацусима" открыл огонь по ним около 17 ч с дистанции 38 каб. За полчаса до этого его отряд выдержал скоротечный бой с прошедшей между сражавшимися крейсерами колонной русских броненосцев типа "Бородино". Когда в 17 ч 30 мин 5 отряд прекратил огонь и лёг на курс NО,
"Мапусима" получил повреждение руля и покинуп строй. После 19 ч 30 мии 5 отряд прекратил бой и пошёл на север, вскоре к нему присоединился "Мацусима".
По япопским данным, в бою на крейсере 1 матрос получил осколочное ранение.
Приняв посильное участие в сражении 27 мая, корабли 5 отряда в полном составе участвовали в обнаружении, сопровождении отряда Небогатова и присутствовали при его сдаче, а затем искали прорвавшиеся русские корабли.
28 мая около 5 ч утра возле о. Дажелет с крейсера "Светлана’’ и миноносца "Быстрый" справа увидели силуэты четырёх кораблей, опознанных как "Мацусима", "Ицукусима" и "Хасидате". Русские отвернули влево и, увеличив ход, оторвались от противника. Вечером того же дня у о. Дажелет принял неравный бой и героически погиб, отстреливаясь на оба борта, крейсер "Дмитрий Донской", В этом последнем эпизоде Цусимского сражения крейсера типа "Мацусима" и броненосец "Чей Иен" (как написано Н. Кладо по первым свидетельствам [5, 1906 г.]) участия не принимали.