Вернувшись в крепость эскадра стала готовиться к новому прорыву, ожидая исправления повреждений "Севастополя". А пока корабли эскадры оказывали активную поддержку войскам. 26 июня "Полтава", "Баян", "Диана", "Паллада", "Новик", 3 канонерские лодки и 11 миноносцев обстреливали позиции неприятеля в бухте Тахэ и отражали атаки японских кораблей. В ночь на 11 июля в бухте Тахэ японцы атаковали русские корабли минными катерами с броненосцев "Микаса" и "Фудзи". В результате их атаки миноносец "Лейтенант Бураков" был потоплен, а миноносец "Боевой", получив торпедное попадание в левый борт — выведен из строя. 13 июля позиции японских войск обстреливали "Баян", "Аскольд", "Паллада", "Диана", "Новик", 3 канонерские лодки и 11 миноносцев. 14 июля для обстрела привлекались "Ретви-зан", "Баян", "Аскольд", "Паллада", "Новик", 3 канонерские лодки и 11 миноносцев. При возвращении в крепость крейсер "Баян" подорвался на мине. Поврежденный корабль привели в базу и немедленно начали ремонт, но к выходу эскадры 28 июля работы завершить не успели больше в море он не выходил. Артурская эскадра лишилась самого мощного и самого нового броненосного крейсера. 15 июля Витгефт собрал совет флагманов, на котором было решено — эскадре прорываться во Владивосток после исправления повреждений "Севастополя".
17 июля считается первым днем осады крепости. В этот день японцам удалось выйти непосредственно к рубежам ее обороны. Японские войска насчитывали 60 тысяч человек, 400 орудий и 72 пулемета. Они имели большое количество различных осадных орудий большого калибра и как только их подвезли на позиции на Волчьих горах, немедленно начали обстреливать укрепления крепости и порт. Первый обстрел состоялся 25 июля. В этот день получили повреждения многие укрепления крепости и броненосцы "Ретвизан" и "Цесаревич", адмирал Витгефт был ранен осколком. Обстрелы эскадры продолжились и в последующие дни. 26 июля на джонке из Чифу была доставлена телеграмма наместника. В ней говорилось: "По повелению его величества приказываю идти во Владивосток, избегая при этом боя. Напоминаю всем начальствующим лицам о подвиге "Варяга" и предупреждаю, что выход эскадры в море в случае падения крепости поведет ее к несомненной гибели. Вся ответственность за этот позор Андреевского флага и честь родного флота целиком ляжет на вас, адмиралов и командиров. Настоящую телеграмму сообщить им всем под расписку. Адмирал Алексеев". 25 июля исправление повреждений "Севастополя" было завершено, выход эскадры в прорыв был запланирован на 28 июля. На кораблях спешно готовились к предстоящему походу — грузили уголь, продовольствие и боеприпасы, устанавливали орудия, ранее переданные на сухопутный фронт. Но установить успели не все и эскадра вышла в море с недостатком в 1хЗО5-мм орудие (на "Севастополе"), 10х152-мми 12х75мм орудий.
Бой в Желтом море
Рано утром (в 4.30) в среду 28 июля русская эскадра начала выходить на внешний рейд Порт-Артура. Как только вышел последний броненосец (в 8.15) эскадра за тралящим караваном двинулась в море. В 10.30 в 10 милях от Ляотешаня тралящий караван был отпущен и эскадра, набрав скорость в 13 узлов, начала прорыв во Владивосток. В ее состав входили "Цесаревич", "Ретвизан", "Пересвет", "Победа", "Полтава", "Севастополь", "Аскольд", "Диана", "Паллада", "Новик" и 8 миноносцев. В 11.30 показались на горизонте основные силы японского флота — броненосцы "Микаса", "Асахи", "Фудзи", "Сикисима", а также 4 броненосных, 6 бронепалубных крейсеров и 18 истребителей.
В 12.15 с борта флагманского броненосца "Микаса" был произведен первый выстрел, русские корабли ответили и сражение началось. Того использовал преимущество в скорости хода и неоднократно пытался охватить голову русской эскадры, чтобы нанести наибольшие повреждения флагманскому кораблю русских и лишить эскадру управления, Витгефт маневрировал и сумел этого избежать. Японцы сосредоточили свой огонь на "Цесаревиче" и "Пересвете", русские — на "Микасе". В 13.00 перестрелка прекратилась и эскадры разошлись. Только отставший из-за неполадок в машине броненосец "Полтава" продолжал вести огонь. В ходе этого соприкосновения лишь некоторые корабли получили небольшие повреждения. В 13.15 японцы догнали русскую эскадру и открыли огонь. Перестрелка продолжалась до 14.20. Японцы вновь пытались охватить голову русской эскадры, которая опять умело маневрируя избегала охвата. Не получив перевеса в силах и не сумев повредить русский флагман, японцы решили отойти и эскадры разошлись на контркурсах. У русских наибольшее число попаданий получили броненосцы "Ретвизан", "Полтава" и "Севастополь". На крейсере "Аскольд" снарядом была сбита труба. Но все повреждения были незначительны, и ни один корабль не покинул строй эскадры. У японцев пострадали броненосцы "Микаса" и "Асахи", крейсера "Ниссин" и "Якумо".