1894年，日本在美英等帝国主义的支持下，发动了侵略中国和朝鲜的战争。当日本占领了朝鲜平壤并派军舰到我国沿海进行挑衅的时候，以“致远”舰管带邓世昌为首的爱国将士，没有一个不气愤的，都纷纷要求抗击日本侵略者。但是，腐败的清政府却极力反对，幻想列强出面调停，斥责邓世昌等人的爱国主张“有损中外邦交”、“不利各国调停”。邓世昌愤慨地对将士们说：“我虽然不懂得外交，可懂得做人要有民族气节和爱国之心。”
7月25日晨，北洋水师的战舰“济远”、“广乙”号，护送商船“高升”号和运输船“操江”号载运1000多名陆官清军兵和各种器材、弹药、军饷等，开往朝鲜的牙山，支援在朝鲜的清军官兵反击日军的进攻。当行至牙山口外丰岛附近时，遭到日本军舰的袭击，日舰不宣而战，突然向“济远”号和“广乙”号开炮。“广乙”号战舰船身小，战斗力弱，受到严重创伤。“济远”号是铁甲快舰，战斗力强，舰上的官兵有一部分作战勇敢，同数量占据优势的日舰展开了激烈的拼杀。都司沈寿昌、守备杨建章、黄承勋和一部分士兵中弹牺牲，可是“济远”号管带方伯谦贪生怕死，竟然丢下运输船不管，下令逃跑，致使“高升”号和“操江”号两船失去保护，结果装满物资和军饷的“操江”号被日舰俘去。日舰“浪速”号强迫“高升”号投降，但遭到船上全体清军将士的拒绝，他们同仇敌忾，绝不投降，宁愿死也不当俘虏。残暴的日舰火炮、鱼雷齐放，对一艘没有战斗能力的运兵商船大打出手，“高升”号的中国士兵以步枪英勇还击，直至船沉，船上700多名官兵壮烈牺牲。消息传来，北洋水师广大官兵义愤填膺，邓世昌等坚决要求出兵“以雪广乙、高升之耻”。此时，他已意识到中日难免一战，于是当众宣誓：“若有不测，誓与日舰同沉！”表现出他为国家要与敌人决一死战的赤胆忠心。北洋水师的所有战舰将舢板全部撤除，仅保留六桨小艇一只，一是避免战时引起火灾，二是表明北洋海军将士誓与舰船共存亡的决心。
1894年8月1日，清政府被迫对日宣战，同日，日本也对中国宣战，中日甲午战争爆发，因为那年是甲午年，所以这次战争通称“中日甲午战争”。邓世昌率领“致远”舰全体官兵积极投入到这场反侵略斗争中。
9月17日，北洋水师完成护送轮船运兵任务后编队返航。中国黄海海面上风平浪静，谁也没有想到中日大海战即将在这里爆发。上午十点半左右，舰队操练刚完，厨房正在准备午饭。突然，见西南海面上黑烟缕缕，日本舰队呈一字竖阵朝北洋舰队猛扑过来，并开炮轰击中国舰队。海军提督丁汝昌急忙下令全队列阵应战。顿时，黄海海面上炮声震天，水柱腾空，一场震惊中外的黄海大战爆发了。
北洋舰队最初参战的军舰共10艘，成犄角鱼贯小队阵；日舰12艘，以第一游击队“吉野”等4艘巡洋舰为先导，“松岛”等6艘舰随后，成鱼贯纵阵，“赤城”、“西京丸”2艘战斗力弱的战舰，列于舰队左侧作战队形之外，不作为主要攻击力量。当双方舰队接近时，丁汝昌发令改变阵行，欲改为犄角雁行小队阵（人字阵）迎敌，但改阵未完已与敌舰接触。午后十二时五十分，日舰首先发炮，5分钟后，北洋舰队“定远”号发炮轰击，双方展开激战。北洋舰队提督丁汝昌乘旗舰“定远”号居中，其他战舰分左、右两翼进攻。北洋舰队爱国官兵，面对强敌，毫不畏惧，向日本战舰发起猛攻，邓世昌所在“致远”舰是北洋舰队第二队队首，此刻，他指挥“致远”舰纵横海上，猛打猛攻，势不可当。很快，日本舰队即遭到北洋海军拦腰截击，位于队形后面的“赤城”、“比睿”、“西京丸”等舰遭到猛烈攻击，受创严重。不久，北洋舰队旗舰“定远”号中炮，帅旗被击落，信号索具被摧毁，丁汝昌身负重伤，已无法指挥舰队继续作战，同时，“定远”号腹背受敌。特别是舰队失去指挥，阵势出现混乱，情况十分危急。这时，邓世昌知难而进，立即命令在自己的军舰上升起帅旗，沉着果断地指挥舰队向敌舰发起猛烈进攻。当敌舰成单纵阵企图绕过北洋舰队阵前，环攻右翼时，被北洋舰队拦腰截断，分割为二。邓世昌指挥“致远”纵横海上，以舰首、尾的十二寸大炮猛轰敌舰，并施放机器格林炮，先后共发射炮弹百余发，大都击中日舰，重创敌“比睿”、“赤城”2舰，“赤城”舰长坂元被击毙，失去作战能力的这两艘敌舰被迫退出战斗。
但北洋水师各舰在炮火、速度等方面均逊色于日本舰队。水师自正式成军后，从未添置新船，炮械均已陈旧，尤其缺乏快船和速射炮，各船舰平均时速不到11海里，而日本第一游击队的战舰平均时速达18海里以上，其火炮发射速度是北洋水师火炮发射速度的4倍。负责供应北洋水师炮械弹药的天津军械总局，被贪污腐化的官僚把持，舰队炮弹奇缺却得不到及时供应，更令人气愤的是，有的炮弹被偷工减料，以假充真，将沙子填充到炮弹的药筒中充当火药。当时在威海的英籍人肯宁咸说：“中国人在黄海上是可以得胜的，假如他们的炮弹不是被装填进泥沙的话。”因此，尽管参战将士拼死一战，但北洋水师在战场上还是渐渐趋于劣势。
午后二时左右，日本联合舰队精锐第一游击队“吉野”、“高千穗”、“秋津洲”、“浪速”4艘快速远洋舰驶至“定远”舰前方，企图击沉指挥舰。见此情景，邓世昌下令“致远”舰全速前进，冲到“定远”舰前面以保卫旗舰。日本舰队第一游击队指挥坪井少将见“致远”舰如此骁勇，便集中“吉野”等4舰一齐围攻“致远”。“致远”舰在敌包围之中，毫不退缩，顽强作战，开炮又狠又准，多次击中敌舰。但终因寡不敌众，战斗到下午三时，因连续遭受敌舰10寸到13寸口径重炮榴霰弹的轰击，全舰弹痕累累，舰左舷吃水线以下多处受伤，船体开始倾斜，甲板上浓烟滚滚，有要沉没的危险，同时，弹药也耗尽了。此时，邓世昌意识到，为国捐躯的时刻到了，他大声地对全舰士兵们说：“我们参军保卫国家，生死早已置之度外，虽然我们牺牲了，但我们的英勇行为，可以大长国家的声威，实现我们报国的目的”，并振臂高呼：“我们誓死不退，与战舰共存亡！”舰上剩余的官兵群情激昂，异口同声地响应，壮志凌云，个个愿随邓世昌血战到底。
恰在此时，“致远”和“吉野”相遇。“吉野”是日本参战舰艇中的主力舰，号称“帝国精锐”。开战以来，“吉野”横行无忌，对北洋舰队造成了很大威胁。邓世昌决意与之相撞，同归于尽，以减杀敌人的威风。他怒视“吉野”，对大副陈金揆说：“敌舰中属吉野嚣张，它依仗速度快，炮火猛，对我军构成很大威胁，我军若将它撞沉，必能杀敌威风，我军便能取得胜利。”于是，他决定与敌舰同归于尽，以自己的牺牲，换取全军的胜利。邓世昌命令全舰水手列队，士兵们有的头上扎着绷带，有的吊着受伤的手臂，个个被炮火熏得皮肤焦黑，但却人人精神振奋，站成一排，邓世昌拔出军刀检阅了这些无畏的勇士，然后激昂慷慨地对大家宣布：“弟兄们！现在我们只有一条胜利的路，用我们的战舰撞沉‘吉野’，和它同归于尽。”随即下令开足马力，舰身剧烈抖动着，像尖刀一般，直向敌舰“吉野”冲去。中华英雄儿女视死如归的英雄壮举，吓坏了“吉野”舰上的敌人，他们顿时乱作一团，连忙扭舵，企图逃跑，并慌忙向冲来的“致远”舰发射鱼雷，眼看“致远”号就要撞上“吉野”了，不幸的是“致远”号被敌人的鱼雷击中，锅炉爆炸，船身破裂，军舰慢慢地向海底沉没。邓世昌坠海后，仍大呼杀敌不绝。随从刘忠将救生圈让给他，邓世昌坚决不要，并说，既然军舰已沉没，我绝不生还，决心与舰一起沉没。这时，一艘中国鱼雷艇驶来相救，他仍拒绝上船。最后，邓世昌畜养的爱犬游过来，以口衔其发辫，邓世昌挥之不去，便按犬首于水中，一并沉没，时年46岁。全舰200余名官兵，除16人获救外，全部为国捐躯。
邓世昌牺牲后举国震动，光绪帝垂泪撰联“此日漫挥天下泪，有公足壮海军威”，并赐予邓世昌“壮节公”谥号，追封“太子少保”，入祀京师昭忠祠，御笔亲撰祭文、碑文各一篇。
邓家在原籍广东番禺为邓世昌修了衣冠冢，建起邓氏宗祠。威海百姓感其忠烈，也于1899年在成山上为邓世昌塑像建祠，以志永久敬仰。1996年12月28日，中国人民解放军海军命名新式远洋综合训练舰为“世昌”舰，以示纪念。
§§后记
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