其实在日本的驱逐舰队驶向旅顺的途中，被两艘巡逻的俄国驱逐舰发现。不过舰队司令斯塔尔克中将早就下令：“万一发现不明身份的舰艇，一定要在核实对方的身份后再通报，不得随意开炮射击。”因此两艘俄舰没有开炮，而是选择返航目去报告，结果错失了最后的机会。
由于旅顺港内水浅，较为狭窄，只有一个宽170米的出海口，因此分为内港和外港，俄国将军舰都停泊在外港，这也给了日本下手的机会，首先是打头的白云号向战列舰列特维赞号发射了一枚*，虽然这发*并未击中目标，但爆炸的巨响拉开了这场偷袭战的序幕，而且通常也认为这才是日俄战争正式开始。
紧接着朝潮号、霞号也都纷纷向俄舰发射*，而回过神来的俄舰开炮还击，海面上出见巨大水柱和冒起的烟火，当然到了这个时候，还有相当一部份俄军官兵并不认为是日本的袭击，而是自己内部搞的夜间突击演习。
日本驱逐舰队的攻击在2月9日凌晨1点左右结束，11艘军舰共计发射了20枚*，命中3枚，分别击中列舰列特维赞号、皇太子号，巡洋舰帕拉达号，而俄国各军舰共计发射炮弹约800余发，但却无一命中，日本驱逐舰得以全身而退，只是天色黒暗，因此无法明确的判断出战果。而这时远东舰队的司令官斯塔尔克终于回到了旗舰彼得巴甫洛夫斯克号上，并且立刻下令，将三艘被击中的军舰拖入内港，并坐滩在浅海区，以便打捞修复，同时命令其他军舰准备战斗。
凌晨5点，东乡平八郎命令第3战队司令官出羽重远海军少将率领巡洋舰千岁号、高砂号、笠置号、吉野号前出侦察*攻击的结果，并且争取能将俄舰队诱出港口来进行决战。
本来斯塔尔克见到又有日舰出现时，确实是想命令舰队出击，至少找一点面子回来，但总督阿列克谢耶夫却严令各舰不许追击，结果日本舰队的诱敌并没有成功，于9点10分和联合舰队重新汇合。
而出羽重远向东乡平八郎报告：“敌主力在港外，有两艘倾斜， 5艘扬烟，未布阵，现在攻击可取战果。”
东乡平八郎思索了一下，认为虽然舰队会遭到要塞的炮火攻击，但也值得冒一冒险，毕竞只有歼灭或重创俄囩远东舰队，才能确保制海权，而取得制海权，是取得对俄作战胜利的关建，这也是甲午战争留给日本的经验。于是东乡平八郎下令出击，联合舰队以第一战斗队的六艘战列舰，第二战斗队的五艘装甲巡洋舰领头，向旅顺进发。
10点39分，联合舰队驶近旅顺港外36公里的位置，旗舰三笠号升起了战斗旗，并且打出旗语：胜败在此一举，人人奋勇前进！其他的战列舰和巡洋舰也跟着升起了战斗旗。