在几分钟的炮战中，双方互相朝对方的头上倾泄了上百发炮弹。然而双方军舰的毛病都相同，皆是重心太高，在恶劣的海况中射击命中率都极糟糕。平海号最大的问题就是重心偏高，两千五百吨标重的舰身上堆积了太多的火炮，出航前特地将所有于夜战无用的高炮全部撤下，降低重心以改善这个缺陷。瑞金号就更不必说了，其本就是浅水炮舰，尽管主炮为为适应海上作战而安装了陀螺仪，但该舰在近海中也是颠覆极大。
好在这是一场“比烂”的炮战，日本人的情况比起两舰好不到哪去。
而日本驱逐舰，其轻视航海性，舰上堆积过火炮导致重心过高的毛病同样严重，在能见度极差的雨夜里，舰身摇晃厉害，即使有照明弹相助，但打向两舰的炮弹也是偏差得离谱，六分钟的炮击中居然没有一发命中，倒是自己身上各挨了对手数炮，其中一舰在追至一千四百米处时，舰首主炮被瑞金号一炮命中，并引爆了旁边堆积的发射药包殉爆，顿时造成舰首大破。而后其舰首鱼雷舱又挨了一发平海号打出的炮弹，炮弹在鱼雷舱内爆炸。
也幸好此前往上海，百吾源武司令官认为脆弱的脆弱的中国海军根本“无舰可打”，出航前下令卸下了所有军舰上的鱼雷以腾出空间挪作他用，这道指使得该舰幸运地脱过一劫，只是待在鱼雷舱里海军陆战队士兵就倒了大霉 ，几乎被这发炮弹一炮清空。
这一击后，该舰也因舰首进水，速度开始减慢。而该舰仍然死性不改的死命追赶着平海和瑞金两舰，直至又挨了两炮，舰首残余的火炮全被打哑，这才不甘地放弃。
最后一艘日本驱逐舰春风号趁着瑞金平海两舰注意力全被队友吸引，逼近到距离两舰一万米的距离，在这个距离上该舰命中率大增，一分钟**出的两发炮弹先后击中平海号尾部，打哑了平海号的尾炮。但很快平海号和瑞金也调转炮口还以颜色，两分钟内连续命中其五弹，打得春风号全身是洞，周身冒火，进水无数，被迫放弃了追击。
而后，由于位于出云号队列的的龙田、天龙两艘轻巡洋舰也已逼近到两万米的距离，瑞金号自知脆皮，防护全靠miss，不能再扛。而平海号也损失了三分一的火力，也无力和整个舰队对抗，于是遗憾地放过了给重创的春风号补枪，发出最致命一击的机会，朝近在眼前的长江口驶去。
不过在驶往长江口的路上，滞后的瑞金号，还是在用尾炮不甘地地春风号不停地射击，春风号也不知道踩了什么狗屎运，在最后一分钟半钟的炮战中，他又中了瑞金号四炮，舰上的火炮全被打哑，指挥室被平海号一炮命中，舰长、大副当场毙命。但是该舰的弹药库和轮机舱这两个要害部分居然奇迹舰的安然无恙。尽管进水无数，但最后由于损管得力，还是吊住一命浮在了海面上。
余下的时间，赶至的第三舰队主力，在接收了残破的四艘驱逐舰后，由于担心落红军布在长江口的水雷阵，又怀疑前方另有鱼雷艇埋伏，也未继续追击，大战就此结束。
六月十六日夜间炮战就此结束，日本第三舰队沉没了一艘驱逐舰，出云号装甲巡洋舰被重创，四艘追击的驱逐舰也各自中弹多枚，人员伤亡更是惨重，包括中雷沉没的驱逐舰上的水兵和海军陆战队成员，死亡人数接近四百，可谓是一边倒的惨败。
而新生的红海军，仅仅只是损失了平海上的尾炮，十二人牺牲，十余人受伤。
自甲午战争之后，沉沦多年的中国海军，终于在六月十六日这一天扬眉吐气了一番。