夜幕逐漸降臨，已經登陸上岸的乾**隊開始架設營幕帳篷，鴨綠江邊燃起了星星點點的炊火，尚在舟中的士兵則繼續聚集在船舷邊，在軍官的催促下加快換乘的動作。美國商船“哥倫比亞”號上的成員詹姆斯?艾倫在回憶錄《在龍旗下》中生動地記述了這一幕“……士兵們在沿岸臨時搭起了他們的帳篷。十六日夜幕降臨時，呈現出一幅粗曠的景色——宿營地的燈火沿着荒涼的江岸向遠處伸延，在恐怖的黑暗中聚集着粗大的人影，在遙遠的地方到處有燈光通明的軍艦的巨大影像。”
“寧遠”、“濟遠”2艦依舊在大東港港口默默注視着這片忙碌的場景，而此時護航艦隊的主力都靜靜遠泊在大東溝外的海中深水處，軍艦外表上被稱作維多利亞式的黃黑二色塗裝已漸漸在暮色中成了模糊的一片，只有皎潔的月光多情地在黑夜裡勾勒出她們的輪廓。
夜晚充滿寒意的海風中，高居在桅盤內的瞭望兵依舊在睜大雙眼，透過茫茫夜色竭力觀察四方，爲艦隊充當預警角色，他們將最先迎來新一天的日出。
此刻，乾國海軍護航編隊的官兵，和大東溝內正在忙着登陸的6軍官兵們無法知曉的是，在這同一片月光下，海平線的另一端，有一支飄揚着太陽旗，全由白色軍艦組成的艦隊在高航行，目的地也是大東溝。
最初日本艦隊只從事保衛運輸船，乾國主力艦隊則只允許在渤海灣內巡航，禁止向自山東半島成山頭到鴨綠江一線以東出航。因此，兩國都以海軍作爲6軍的輔助，把海軍置於次要地位，和忙着護送運兵船的乾國海軍一樣，日本聯合艦隊也並不像日本國民想像的那樣積極主動、謀略縝密，實際也在進行着同樣的行動，擔當護航隊的角色，並未有過多少主動尋求主力決戰的舉動。
爲了配合6軍對平壤動進攻的計劃，3月1o日日本聯合艦隊主力從佐世保啓航出，護送搭載着第一軍司令官山縣有朋大將及其所部上萬名日本6軍官兵的31艘運兵船前往朝鮮，於12日中午抵達仁川港進行登陸，第二游擊隊與第三游擊隊入港協助6軍卸載，而本隊和第一遊擊隊則集中在曾經生過豐島海戰的南陽灣外駐泊守護。爲確保登陸行動的安全，期間伊東佑亨還派出第一遊擊隊前往乾國威海一帶，偵察乾國海軍的動向，並以此牽制乾國海軍行動，造成有日本軍艦在渤海內外覬覦的假相，使得乾國海軍不能遠離渤海威脅日軍登陸。3月14日，即乾國海軍主力護送5艘運兵船從威海前往大連灣的當天，日本聯合艦隊也從南陽灣錨地出，應6軍的要求於15日日本6軍對平壤動進攻當天，集中至大同江口設防，以防備乾國海軍從瀕海方向進入大同江，進而威脅正在進攻平壤的日本6軍。派往乾國偵察的第一遊擊隊則在對成山頭一帶進行遊弋以後，也準時於當天到達大同江會合。
與豐島海戰之前，有關乾國運兵船出時序的絕密情報被泄漏的事件一樣，令人難以想像的是，就在乾國海軍護送運兵船從威海航向大連灣的第二天，日本聯合艦隊即獲得了一連串的相關情報：“十五日抵達大同江……獲悉大孤山海上大鹿島敵軍警戒甚嚴”，“大鳥公使（日本駐朝鮮公使大鳥圭介）也拍來電報稱，乾**隊取海路前來朝鮮，估計要在大鹿島一帶登陸”，“在暗中偵察敵情時，現鴨綠江之乾國一側有一個叫大東溝的小港，其附近形勢非常值得警惕”。但乾國海軍提督丁禹廷刻意施下計謀，乾國海軍14日從威海護送運兵船前往大連灣時，只派出了“寧遠”、“濟遠”、“海鯤”、“海鵬”4艘戰艦以及“鎮中”、“鎮邊”號蚊子船和“福龍”、“福虎”號魚雷艇隨行護航，而包括4艘大型鐵甲艦在內的乾國海軍主力則在丁禹廷率領下開向了成山頭方向，表面上使人產生乾國此次護航兵力不強的假相，實際這支主力在到達成山頭後立刻改道，也急航向大連灣，與護航艦隊會合。受乾國海軍分兵這一假相矇蔽，日本聯合艦隊直到此後與乾國海軍主力遭遇時，都一直誤認爲乾國護航大東溝的軍艦隻是“寧遠”、“濟遠”等區區4艘軍艦而已。
3月16日下午2時，乾國護航編隊在大東溝忙於進行登陸時，大同江江口的日本聯合艦隊完成了補給作業，由運輸船運來的彈藥、無煙煤以及淡水食品，塞滿了各艦的船艙。下午5時，伊東佑亨親率艦隊啓航，第一步的目標爲控扼在旅順通向大東溝航線中途的必經之地——海洋島，意圖由此截斷乾國運兵船的歸路，再向大東溝一帶逐漸推進搜尋，襲擊乾國運兵船隻。由於認爲乾國護航艦隊弱小，根本沒有想到可能會遇到乾國海軍的主力，因而聯合艦隊並沒有如同佯攻威海衛時那樣出動全部兵力，而是派出了第一遊擊隊“吉野”、“高千穗”、“秋津洲”、“浪”4艘巡洋艦，和由鐵甲艦“山城”、“扶桑”爲主力，加上“鬆島”、“嚴島”、“橋立”3艘重炮巡洋艦和裝甲巡洋艦“千代田”組成的本隊。
另外聯合艦隊的隊列中還隨行了兩艘比較特殊的軍艦，一艘是已經加裝火炮改裝成代用巡洋艦的日本郵船公司郵輪“西京丸”號，日本海軍軍令部長井上良馨中將執意要隨艦隊出海觀看想像中唾手可得的勝利，於是選擇了裝潢考究乘座舒適的商船“西京丸”作爲座艦。另外一艘是小型炮艦“赤城”號，原本這艘軍艦將上溯大同江，加入已經在平壤城下協助6軍作戰的炮艦編隊序列，之所以將這艘軍艦召回編入同行，伊東佑亨主要考慮到“赤城”艦吃水淺，便於進入海洋島、大鹿島以及大東溝等處的淺水海灣搜尋偵察，“因爲考慮開進淺海需要一隻小船，遂命令‘赤城’跟隨一起於16日傍晚出”。從兵力配屬來看，日本聯合艦隊此行的目的只不過是想偷襲乾國運兵船，完全沒有尋求主力決戰的打算和準備，否則也不會編入兩艘戰力薄弱、功能特殊的艦船，白白爲海戰添加累贅。
日本聯合艦隊12艘軍艦排成一條漫長的縱隊，從大同江口依次駛出，在3月16日皎潔的月色下快航行。
3月17日清晨，還在早飯時，坪井航三和伊東佑亨就分別在所處的“吉野”和“山城”艦上，向後方的第一遊擊隊與本隊各艦下達命令，要求當天的午飯必須提前1小時準備好。1o時左右，日本聯合艦隊各艦的廚房裡也開始忙碌起來。此時，聯合艦隊距離大鹿島還有大約27海里。
乾國海軍的戰艦在大鹿島以東的海面靜靜地停泊着，艦隊上空籠罩着煤炭燃燒後產生的輕煙，由於採用了優質煤炭，這些煙會很快在海風中消散，使艦隊在遠距離不容易被現。此時日本聯合艦隊則在大鹿島以南高航行，具有諷刺意味的是，日本軍艦由於也採用了戰前轉購自乾國開灤煤廠出產的優質的無煙煤，日本艦隊出的煤煙在遠距離上同樣要難現得多。此刻，雙方都不知道接下來的幾個小時裡，將會生什麼。黃海海面海不揚波，只有幾隻海鷗悠閒地飛過……
“煤煙！”突然間，1o時23分，日本“吉野”艦前桅桅盤裡的瞭望兵大聲喊叫起來。得到報告後，第一遊擊隊司令坪井航三和“吉野”艦艦長河原要一立刻奔上飛橋，這兩位在豐島海戰中聯手偷襲乾國海軍失敗的軍官，今天又成了指揮作戰的急先鋒。坪井航三手中的望遠鏡裡隱約顯示東北方向的海上似乎有一縷輕煙！這一重要的現立刻通過旗語報告給了後方遠處“山城”艦上的司令長官伊東佑亨。在這個位置出現煤煙，最大的可能就是乾國的運兵船隻，日本艦隊各艦頓時沸騰起來，幾乎所有的艦長都在飛橋上用望遠鏡向東北方向使勁眺望，桅杆上的瞭望兵更是目不轉睛，緊張地捕捉着遠方忽隱忽現的目標。伊東佑亨根據有關乾國運兵船從威海向大連灣出時，只有幾艘軍艦護航的情報進行判斷，認爲前方的目標如果是乾**艦的話，至多“大概不過是運輸船五、六艘，載6軍在鴨綠江口登陸，三、四艘軍艦掩護。若如此，應把敵艦全部擊沉。以此作爲我聯合艦隊的作戰敵手，頗感微不足道。”一幅毫不在意的樣子。
時間一分一秒過去，東北方向的煤煙由1縷變成2縷、3縷、4縷，11時2o分，“吉野”艦再次掛起了“東北方向現煤煙”信號。11時3o分左右，遠處煙霧下的軍艦逐漸清晰，維多利亞塗裝的艦隊慢慢顯露出來，桅盤裡的日本瞭望兵被驚得目瞪口呆，展現在他眼前的，竟然是由“定遠”、“鎮遠”、“經遠”、“來遠”4艘鐵甲艦組成的乾國海軍主力！而且似乎還夾雜了幾艘可怕的魚雷巡洋艦！“開始只見煤煙，後來出現檣頂，再靠近，見艦體……敵人卻是包括乾國海軍全部大型鐵甲艦之主力艦隊！”11時4o分，一串尺寸很大的信號旗急匆匆升到了“吉野”艦桅杆的頂端，“現敵主力艦隊！”“吉野”用這種遠距離信號向身後的艦隊出警報。
由於第一遊擊隊在整個航行過程中擔負着先導偵察的任務，與後方的本隊之間間隔了不短的一段距離，此時現了乾**艦，爲與本隊靠近做好戰鬥準備，坪井航三當即下令編隊航降至6節，機艙裡的水兵賣力得轉動蒸汽管路上的節制螺栓，第一遊擊隊4艘軍艦的航漸漸遲緩了下來。在一遊後方航行的本隊軍艦看到“吉野”艦出的信號後，“山城”艦的桅杆很快掛出一串旗語，命令本隊軍艦以單艦爲戰鬥單位，各艦之間間距相等的密集戰鬥縱隊隊形。
原先的一簇煤煙，此時竟然變成了乾國海軍的主力鐵甲艦。伊東佑亨腦中偷襲乾國運兵船隊的幻夢徹底破滅，他必須要正視面前出現的事實，主力決戰看來已經難以避免。自從豐島海戰偷襲失敗以來，日本海軍對於乾國艦隊始終抱有一種莫名的畏懼。現在包括日本海軍畏之如虎豹的4艘鐵甲艦在內的乾國海軍主力全部出現在眼前，聯合艦隊中充滿了大戰將臨前的恐懼與不安。伊東佑亨爲了平靜艦隊中不安的氣氛，下令士兵們立刻“吃飯”，並且允許官兵們飯後可以自由吸菸，以安定心神。“於是馬上命令本隊下士以下全體就餐，因爲很快就要進行戰鬥準備，進餐可以使精神徹底鎮靜下來。而且爲了讓大家鎮靜，飯後還允許隨便吸菸等。”但是不知爲何，伊東佑亨始終沒有注意到一件事，就是伴隨着這麼龐大的一支艦隊，而且又將近大東溝要地，按理附近很可能會有規模不小的運兵船隊。顯然，伊東佑亨在緊張中，根本沒有考慮是否要派出奇兵搜尋附近的運輸船隻，他已把眼前出現的乾國海軍主力鐵甲艦的來意判斷爲徹底的主力決戰。
差不多同時，與乾國艦隊旗艦“定遠”並列停泊的“鎮遠”艦上，前桅杆上部桅盤裡的一名瞭望兵注意到西南方的那叢煙柱附近，更多的煙柱開始出現，近爾猛然現煙柱下的全是塗裝成白色的日本軍艦！“遠處望見敵艦煤煙！”
得到警報，“鎮遠”艦管帶楊用霖很快與美籍洋員馬吉芬、幫帶大副柯建章等跑上飛橋瞭望，在確認無誤後，“鎮遠”艦上很快升起旗語，向全艦隊通報這一情況。而幾乎與此同時，其他乾**艦桅杆上的瞭望兵也都現了西南方向的情況，各艦管帶都到了飛橋上觀看，戰鬥警報響徹乾國艦隊上空。
丁禹廷很快與屬下也來到“定遠”高高的飛橋上了望遠方，再次肯定，前方出現的就是日本海軍，而且當中有日本聯合艦隊的主力，從德國購置的“薩克森”級鐵甲艦！
此時此刻，丁禹廷的心理可以說是異常複雜的，豐島海戰雖獲小勝，卻並非是他本人親自指揮的（清流的潛臺詞是洋員貝蒂指揮的，就是打勝了也不光彩），而朝廷中清流黨一次次的責罵、非難、彈劾，原因就是因爲他這位海軍提督，一直未有接敵作戰的捷報傳來。經過1o餘年海上生活歷練，這位曾經指揮淮軍鐵騎的驍勇6軍將領，對於海軍領域已經有了較深的認識和見解，他知道作爲一名海軍軍人應該做什麼，但是在這樣一個國家，指揮着這樣一支龐大的艦隊，他有太多的事情需要顧慮，種種顧忌並不允許他放手一戰。然而此時，日本海軍的艦隊主動出現到了自己眼前，機會難得，且狹路相逢、分外眼紅，這場不可避免的大戰，是向國內的輿論證明他自己心跡和勇氣的大好機會。
但是，他又有所顧忌。此刻登陸行動已經接近尾聲。臨行前李紹泉曾百般叮囑，此次必須安全護送6軍登陸後才能返回。如果單純從海戰角度考慮，利用淺水優勢，使海戰在大東溝附近海域爆，對於更熟悉本土海域水情的乾國艦隊似乎有益，但是如此大東港內尚未卸載完畢的運兵船勢必會遭荼毒。而且，從望遠鏡中判斷，日本艦隊中除了有4艘快巡洋艦和3艘怪異的“大蚊子船”之外，似乎還有2艘運兵船，上面裝載的極有可能是日方得到乾**隊登陸情報後，派來登陸抄襲銘軍後路的日本6軍。受這些判斷影響，丁禹廷不管如何作戰，有一個前提是不能背離的，就是必須要確保登陸部隊的安全。
基於保護登陸部隊的考慮，丁禹廷做出了一個大膽的決定，那就是以4艘主力鐵甲艦爲誘餌，主動出擊，儘量在遠處吸引住日本艦隊，以完成掩護6軍登陸的任務。
丁禹廷隨即下令旗艦“定遠”出信號，召回在大東港入口擔任警戒的“寧遠”號岸防鐵甲艦和“濟遠”號巡洋艦，然後命令4艘主力鐵甲艦和1o魚雷巡洋艦也組成兩艦一組的橫陣，鐵甲艦隊在先，魚雷巡洋艦隊跟在鐵甲艦隊的身後，準備向日本艦隊動衝擊。
丁禹廷之所以採用這樣的將魚雷巡洋艦置於鐵甲艦隊之後的陣形，並非是一時的心血來潮。