督丁汝昌守港待援，未予执行。
25日，日军分兵两路进攻威海卫。
26日，总兵孙万龄率部2000余人阻击南路日军于桥头以东,但北路日军已进至鲍家村、崮山后。
29日，山东巡抚李秉衡令戴宗骞率所部北岸炮台守军协同孙部夹击北路日军，戴军未进，孙部孤军力战后退却。南路日军占桥头，逼近温泉，于30日晨同北路日军夹攻南岸炮台。守军奋勇抗击，丁汝昌率"靖远"等5舰在港内以舰炮火力支援。日军多有死伤，少将旅长大寺安纯被击毙。战至13时，南岸炮台失守。
2月1日,日军向威海卫以西迂回攻击孙万龄部,孙率部抗击，但因部将阎得胜临阵脱逃，被迫撤退酒馆。日军遂占威海卫城。同日夜，丁汝昌令敢死队登北岸破毁炮台，以免资敌。
2日凌晨，日军占北岸炮台。坐困威海港的北洋舰队遂陷于日军海陆包围之中。
从4日起，南岸炮台日军和联合舰队连日轰击北洋舰队各舰及日岛、刘公岛炮台；并在夜间以鱼雷艇小队连续突入港内实施袭击，装甲舰"定远"，巡洋舰"来远"、"靖远"，练习舰"威远"，布雷船"宝筏"等，先后被击沉、击毁。
7日，北洋海军鱼雷艇11艘擅自从北口突围逃跑，遭日舰追击,或搁浅,或被掳。洋员瑞乃尔等劝逼丁汝昌投降,丁严正拒绝,仍坚持战至船没人尽。9～11日，右翼总兵刘步蟾、提督丁汝昌、护理左翼总兵杨用霖等先后自杀殉职。陆将戴宗骞、张文宣亦自尽。洋员马格禄等怂恿威海营务处候选道牛昶昞于12日假丁汝昌名义向日联合舰队投降。
17日，日军占领刘公岛，威海卫海军基地完全陷落，北洋舰队全军覆灭。