光绪十四年。即公元1888年，清政府定北洋海军官制，在威海择地建造水师公所。作为总理海军事务大臣的醇亲王奏准颁布《北洋海军章程》，这道章程的颁布，标志这北洋海军正式建军。北洋水师正式建军之后，经李鸿章提名，丁汝昌从记名提督为海军提督，旋赏加尚书衔。
在黄海海战中，中日双方的军舰进行了多次交锋，结局从中方看来极为惨淡。海战刚一开始，北洋舰队装有信旗装置的“定远”号，便被日军炮火击毁。战争一开始，就陷入了对中国海军不利的情况。失去了统一战场指挥的北洋舰队，乱成了一锅粥。而日军则趁此进行袭杀，第一游击队高速扑向北洋舰队右翼的弱舰“超勇”号和“扬威”号，迅速将该二舰击沉。随后又以两个战术分队，对北洋舰队实施穿插和包抄，北洋舰队因此腹背受敌。这场旷世海战，最终以日本舰队的主动撤离结束。
战斗结束后，清理战后结果。日军中军各有十二艘军舰参战，日本舰队未失一舰，而中方却损失了五艘军舰。虽然两方舰队指挥官都出现了一定的错误，但明显的是丁汝昌在此次作战中的指挥不当，对于整个战局的影响极为深重。
首先在战斗开始的时候，丁汝昌没有明确确定自己的代理人和代理旗舰，以致与在旗舰遭受重创之后，中方舰队的指挥体系完全破损，整个舰队陷入混乱的局面，群龙无首，各自应战，战局可谓一团糟。
再次在旗舰受损，整个指挥系统遭受重创之后，丁汝昌竟然没有设法补救，完全没有采取任何有效措施，补救指挥系统失效的问题。虽说“亡羊补牢，为时已晚”，但那个时候中方的舰队还没有整个被人击毁，若是能进行有效的补救，虽不至于取得战场胜利，但至少不会让己方舰队，在一场海战之后就损失五艘军舰。而且这个损失，还是在日军指挥将领，同样出现了错误的情况下。可以说，黄海海战的失利，有很大一部分责任都在于丁汝昌个人。
在黄海海战中失利的丁汝昌，受到了朝廷的严加苛责。本来应该被押解受审，最终因为李鸿章的求情，而不了了之。经过这一番波折的丁汝昌，心绪极为不稳。虽然仍然勉力着急部下，商议海上布防事宜，但已经能看出他受战败影响后的力不从心。
光绪二十一年，日军进攻威海南帮炮台，威海战役打响。为了援助炮台守军，丁汝昌率舰队从海上发射排炮，攻击日军，击毙日军旅团长大寺安纯。虽然取得了一定的成就，但最终因为敌众我寡，军力悬殊，陆路南北帮炮台相继失守，刘公岛遭海陆合围，成为孤岛。
陆路炮台被日军占领之后，丁汝昌所率的北洋舰队成为一支孤军受两线夹击。一方面是日军利用陆路炮台，向北洋舰队不断的发射火力攻击，另一方面留守海面的日军也通过海上鱼类对舰队进行偷袭。最可怕的是日本夜间鱼雷艇的偷袭，让北洋舰队防不胜防，丁汝昌所在的“定远”舰遭重创。丁汝昌移督旗于“镇远”舰，形势本来就很严峻了，哪知鱼雷艇管带王平竟策划鱼雷艇队集体逃亡，这造成了舰队的情况更加不堪。到了正月十五的时候，日军舰艇40余艘排列威海南口外，势将冲入，日本陆军也用陆路炮台的火炮向港内猛轰。形势已经很鲜明了，要么丁汝昌头像，要么日军直接拖死他。
孤立无援的丁汝昌最终选择了吞食鸦片自尽，而他的部下牛昶眪则盗用他的名义，与日方签订了《威海降约》，北洋水师至此全军覆没。
丁汝昌挽诗：
忆昨访我屋，一剑表心里，
委命甚义烈，懦者为君起，
我将识量大，万卒皆遁死，
心血溅渤海，双美照青史。一一胜海舟
提督海军谋扼喉，临渊履薄识忧愁。
君王不用安邦计，黄海难逃耻国羞。
炮火冲天惊海域，膏泥入肚报君侯。
紫藤厌说当年事，游客姿颜为影留。
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