В Корее уже долгое время шла пока еще политическая борьба России и Японии за влияние. Корейский король, опасаясь японцев, прятался в доме русского посла. Крейсер «Варяг» и канлодка «Кореец» в этих условиях гарантировали силовую поддержку нашего посольства в случае каких-либо провокаций. В то время это была распространенная практика: в порту Чемульпо рядом с нашими кораблями стояли военные корабли-«стационары» Англии, Франции, США и Италии, защищавшие свои посольства.
6 февраля 1904 года Япония разорвала дипломатические отношения с Россией. Через двое суток канонерская лодка «Кореец», вышедшая из Чемульпо, чтобы доставить в Порт-Артур донесение из посольства, была атакована японскими миноносцами. Они выпустили по ней две торпеды, но промахнулись. «Кореец» вернулся в нейтральный порт с известием о приближении вражеской эскадры. Русские корабли стали готовиться к бою с превосходящими силами противника.
Капитан «Варяга» Всеволод Федорович Руднев принял решение прорываться с боем в Порт-Артур, а в случае неудачи взорвать корабли. Капитан обратился к команде: «Безусловно, мы идем на прорыв и вступим в бой с эскадрой, как бы она сильна ни была. Никаких вопросов о сдаче не может быть — мы не сдадим крейсер и самих себя и будем сражаться до последней возможности и до последней капли крови. Исполняйте каждый свои обязанности точно, спокойно, не торопясь».
9 февраля 1904 года в 11 часов утра русские корабли вышли из порта навстречу врагу. В полдень на «Варяге» пробили тревогу и подняли боевой флаг.
Нашим морякам противостояли превосходящие силы противника — 6 крейсеров и 8 миноносцев. Позднее военные специалисты и историки подсчитали, что вес залпа (вес снарядов, выпущенных разом всеми орудиями корабля) японских крейсеров почти в 4 раза превосходил вес залпа «Варяга» и «Корейца». К тому же часть японских крейсеров имела лучшую броню и скорость, а старые орудия тихоходного «Корейца» имели меньшую дальность и скорострельность по сравнению с орудиями аналогичного калибра на японских кораблях.
В 12 часов 20 минут японцы открыли огонь по нашим кораблям. Через 2 минуты ответный огонь открыли «Варяг» и «Кореец». Всего наши суда имели 21 орудие калибром от 75 мм против 90 японских аналогичных калибров.
Превосходство в силах сразу же сказалось на ходе боя. Японцы буквально забросали «Варяг» тяжелыми снарядами. Уже через 18 минут после открытия огня 152-миллиметровый снаряд с броненосного крейсера «Асама», попав в правое крыло переднего мостика «Варяга», уничтожил передний дальномер и вызвал пожар. Потеря дальномера резко снизила возможности русского крейсера по ведению прицельного огня.
Расстояние между противниками составляло менее 5 км. Всего за 25 минут боя русский крейсер получил целую серию попаданий: один 203-миллиметровый снаряд поразил его между носовым мостиком и трубой, 5–6 152-миллиметровых снарядов попало в носовую и центральную часть корабля. Последним стало попадание 203-миллиметрового снаряда в кормовую часть «Варяга».
Как выяснилось уже после боя, вызванные попаданиями вражеских снарядов пожары повредили шестую часть корабля. Из 570 человек команды «Варяга» непосредственно в ходе боя погибли 1 офицер и 22 матроса. После боя в течение нескольких дней от ран скончались еще 10 человек. Тяжело ранены были 27 человек, «ранены менее серьезно» — сам командир крейсера Руднев, два офицера и 55 матросов. Еще свыше сотни человек получили легкие ранения мелкими осколками.
Поскольку японцы значительно превосходили русские силы в ходе боя, их потери и повреждения были куда меньше. В ходе боя с «Варяга» наблюдали попадание и пожар на крейсере «Асама», флагмане японской эскадры. И в ходе войны, и после японцы упорно отрицали какие-либо потери в бою у Чемульпо, хотя по возвращении их кораблей на базу в Сасебо с них снесли около 30 мертвых тел.
Поврежденный «Варяг» и канлодка «Кореец» отступили в порт Чемульпо. Здесь капитан Руднев, получивший в ходе боя ранение в голову и контузию, но не покидавший свой пост, принял решение уничтожить корабли, чтобы они не достались противнику.
В 16 часов 5 минут 9 февраля 1904 года канонерская лодка «Кореец» была взорвана командой и затонула. На «Варяге» после эвакуации раненых и экипажа открыли кингстоны: в 18 часов 10 минут, имея на корме все еще продолжающийся пожар, крейсер опрокинулся на левый борт и ушел ко дну.
Оставшиеся в живых офицеры и матросы с «Варяга» и «Корейца» через нейтральные страны вернулись в Россию. Останки погибших в том бою русских моряков были в 1911 году перенесены во Владивосток и захоронены в братской могиле на Морском кладбище города.
Бой «Варяга» с превосходящими силами японской эскадры позднее по-разному оценивался военными специалистами, не раз выдвигались умозрительные теории, что противнику можно было нанести больший урон. Но общественное мнение не только в России, но и в европейских странах сразу очень высоко оценило подвиг русских моряков, смело двинувшихся в безнадежный бой.