Лейтенант Шамшев был ранен в третий раз в голову и стал вызывать кого-либо из групповых командиров на смену. Из правой носовой 6-дюймовой башни вызвали лейтенанта Гирса.
В этот момент в его башне от разрыва неприятельского снаряда вверху воспламенились стоявшие в кранцах 6-дюймовые заряды, возник пожар. Гирс сам открыл дверь башни и отправил на перевязку всю обожженную прислугу, потушил пожар, сделал два выстрела из заряженных орудий и, несмотря на ожоги, отправился по вызову в боевую рубку. Когда он поднимался по штормтрапу под мостиком, там воспламенился парусиновый пластырь и пламя охватило Гирса. Он настолько пострадал, что немедленно был отправлен в операционный пункт. Тогда был вызван из левой кормовой башни третий артиллерист лейтенант Рюмин, контуженный в голову. Он явился в рубку в 4 часа 30 мин., и Шамшев смог уйти на перевязку.
Сношения боевой рубки со всеми помещениями корабля велись по единственной уцелевшей переговорной трубе через центральный пост.
За время с 3 до 5 часов «Орел» получил весьма значительные разрушения по корпусу и башням выше броневой палубы. Разрывы снарядов сопровождались большими пожарами, которые не слились в общий пожар по кораблю, как на «Суворове», только благодаря удалению дерева перед боем и лихой работе трюмно-пожарного дивизиона, которым командовал мичман Карпов. Он укрывал людей под броневой палубой, а сам выбегал на разведку и вызывал дивизион только при серьезных пожарах. Несмотря на то, что он все время носился по самым опасным и незащищенным местам, он остался невредим.
Начались большие пожары в адмиральском и командирском помещениях на верхней палубе, затем на шканцах, мостиках и на катерах у грот-мачты. Горели мягкая и деревянная мебель, пластыри, койки, матрацы, перлиня, мешки, парусиновая изоляция паровых труб, краска на переборках, шпаклевка. Деревянный настил палуб не загорался от разрыва снарядов, но при больших пожарах снизу он тоже начинал пылать.
Около 4 часов разгорелся большой пожар в адмиральской столовой и дым повалил на ют, что сделало невозможной стрельбу из 12-дюймовой башни. Прислуга башни задыхалась в дыму. Командир башни мичман Щербачев уже собирался открыть броневую дверь и вывести своих людей для тушения пожара, но явился мичман Карпов со своим дивизионом и вскоре затушил пожар.
Во время пожара на рострах между дымовыми трубами, где горели шлюпки, паруса, рангоут и деревянные брусья, дым потянуло вниз по вентиляционным шахтам в обе кочегарки. Был момент, когда второе отделение первой кочегарки так заполнило дымом, что младший механик поручик Русанов должен был вывести людей из кочегарки и выключить вентиляторы, засасывавшие дым сверху.
Тяжелые повреждения в этот промежуток времени понес кормовой каземат, в котором помещались четыре 75-миллиметровых орудия. 12-дюймовый снаряд попал в передний угол казематной брони левого борта, разворотил тонкую обшивку и проделал громадную брешь в кают-компании вровень с батарейной палубой. Но броня каземата толщиной 3 дюйма и 2-дюймовая палуба выдержали взрыв без повреждений. Человек находившийся в кают-компании на подаче 75-миллиметровых патронов в кормовой каземат, спасся только благодаря угольной защите борта Уголь поглотил все осколки. Матроса засыпало углем по пояс. Он вылез невредимым, но не мог вытащить из угля свои сапоги.
В кормовом каземате по левому борту взрывом 8-дюймового снаряда, влетевшего в полупортик и разорвавшегося при ударе в тумбу орудия, выброшено из станины переднее орудие. Вся при слуга орудия выведена из строя, а командир каземата прапорщик Калмыков исчез бесследно. Видимо, его выкинуло за борт через орудийный порт. Второе орудие тоже повреждено осколками.
Вслед за этим при ударе 8-дюймового снаряда в броню каземата выше полупортика получилось настолько сильное сотрясение, что люди все попадали, закрепленные предметы сорвались со своих мест, а с борта слетели внутренние легкие щиты. Кранцы с патронами разлетелись в стороны, но взрыва не последовало.
Через раскрытые орудийные порты непрестанно залетали внутрь осколки от разрывавшихся на воде вблизи судна неприятельских снарядов.
На батарейной палубе через многочисленные пробоины легкого борта и от тушения пожаров накопилось много воды Вода не сбегала с палубы, а задерживалась и с шумом перекатывалась с борта на борт. При появлении крена вся вода собиралась к одному борту, увеличивая крен до опасных размеров Из батареи через поврежденные и разбитые шахты трубы и люки (комингсы которых были сорваны) вода попадала в нижние помещения. В погребе 75-миллиметровой артиллерии вода пошла по элеваторам, не имевшим комингсов на батарейной палубе.
После ухода Сакеллари в боевую рубку комендоры средней батареи, обеспокоенные большим количеством воды перекатывавшейся по батарейной палубе, самовольно открыли горловину в коридор позади брони. В него быстро сбежала вода и заполнила сразу весь коридор от 38-го до 44-го шпангоута правого борта. Получился устойчивый крен в 6°, и вся вода на палубах скатилась к правому борту. На циркуляции крен возрос до опасных пределов, но «Орел» еще не имел больших пробоин в тонкой обшивке правого борта. Орудийные порты батареи правого борта также не были повреждены. Их во-время закрыли, и опасность, миновала, хотя крен на несколько минут доходил до 10° Трюмному механику Румсу было дано приказание выпрямить крен и убрать воду с батарейной палубы. Быстро затопили нижние отсеки левого борта 38–44, 47–53, 53–59-го шпангоутов Корабль выпрямился, и тогда перепустили вниз воду из коридора, затопленного комендорами батареи. Из кочегарки откачали воду помпами, затопленные отсеки осушили, и снова трюмные системы были приготовлены к дальнейшей борьбе с кренами.
Сказалась большая тренировка трюмного состава и то, что была разработана усовершенствованная система выпрямления крена с помощью использования креновых труб. Непосредственными исполнителями этой сложной операции у трюмного механика были его двое старшин отсеков унтер-офицеры Федоров и Зайцев, работавшие на корабле еще во время постройки.
Во второй период боя было несколько попаданий 12-дюймовых снарядов в броневой пояс по ватерлинии. Броня всюду выполнила свое назначение: плиты не были пробиты и устояли, корабль не получил пробоин по ватерлинии. Один 12-дюймовый снаряд попал в броню верхнего 6-дюймового пояса против носовой 12-дюймовой башни, два таких же снаряда один за другим ударили в пояс против 6-дюймовой носовой башни. Поднявшиеся столбы воды до 60 футов высотой обрушились на корабль и залили боевую рубку и носовые башни. Когда 12-дюймовый снаряд попал в броневой пояс против 12-дюймовой кормовой башни, то взметнулся столб воды не меньше, чем при минном взрыве. Получив резкий толчок и сотрясение, корабль накренился и сильно рыскнул на курсе. Каскады воды залили ют, покрыли крышу кормовой 12-дюймовой башни. Масса воды хлынула вниз через пробоины в верхней палубе.
8-дюймовый снаряд ударил в броню выше орудийного порта кормового каземата. Его осколки разбили крышку порта, а броня в месте удара моментально раскалилась и расплавилась, образовав стальные сосульки.
В одно орудие кормовой 6-дюймовой левой башни влетел внутрь дула отраженный осколок, который не был замечен при заряжании. Орудие было заряжено сегментным 6-дюймовым снарядом в момент отражения минной атаки на «Суворов». Снаряд не дошел до места и заклинился так, что затвор нельзя было закрыть. Разрядить орудие оказалось невозможным, вследствие чего оно вышло из строя.
Разрушения верхней части корабля быстро увеличивались. На спардеке и на надводных палубах образовался хаос из обломков стали, сорванных легких переборок и разбитых предметов оборудования. Межпалубные трапы почти всюду были снесены, так как их сметало и скручивало взрывами фугасных снарядов. Для сообщения между палубами приходилось пользоваться образовавшимися в палубах пробоинами, спуская в них тросовые концы и заранее приготовленные стремянки.