Tận dụng lợi thế từ tố chất đánh đêm xuất sắc, hai phân đội chiến hạm Nhật Bản đã thành công tập kích đội tàu hộ tống của quân đội chính quy trong đêm tối.
Trong đợt tấn công đầu tiên bằng ngư lôi và hỏa lực, phân đội "Long Điền" đã đánh chìm khu trục hạm "Rầm Rĩ Chim" của quân đội chính quy. Phân đội "Xuyên Bên Trong" còn lập được chiến công lớn hơn.
Trong cuộc tập kích của phân đội này, khu trục hạm "Hào Trệ" và một tàu vận tải của quân đội chính quy trúng ngư lôi 90 thức của Nhật. "Hào Trệ" nổ tung thành hai đoạn, tàu vận tải thì lật úp nhanh chóng vì nước tràn vào.
Tuần dương hạm hạng nhẹ "Hàng Châu II" và khu trục hạm "Thổ Lâu" bị hạm đội Nhật pháo kích dữ dội, vội vàng chống trả yếu ớt, chỉ còn cách lẩn tránh.
Để yểm trợ các chiến hạm bị thương và bảo vệ đội tàu vận tải phía sau, tuần dương hạm hạng nhẹ "Trường Sa II", "Quảng Châu II" cùng khu trục hạm "Hành Điếc", "Nâng Cha" đứng ra nghênh chiến.
Bốn chiến hạm này kết đội xông lên phía trước, vừa nã pháo dữ dội vào chiếc "Xuyên Bên Trong" dễ nhận thấy của hạm đội Nhật, vừa cố gắng che chắn cho các chiến hạm bị thương phía sau, đồng thời thu hút sự chú ý của quân Nhật về phía mình.
Tuần dương hạm nhị đẳng lớp "Xuyên Bên Trong" của Nhật có kích thước lớn hơn một chút so với tuần dương hạm hạng nhẹ lớp "Trường Sa II" của Hoa Hạ, nhưng hỏa pháo và khả năng phòng hộ lại kém hơn. Điểm đặc biệt của nó là được trang bị bốn cụm ống phóng ngư lôi 610mm song liên và số lượng ngư lôi mang theo lớn.
Vì vậy, trước hỏa lực tập trung của quân đội chính quy, "Xuyên Bên Trong" khó lòng chống đỡ, đành phải chuyển hướng né tránh. Các khu trục hạm trong đội hình Nhật Bản định lợi dụng sự yểm trợ của các tuần dương hạm khác để tiếp tục cuộc tấn công bằng ngư lôi.
Quân đội chính quy dĩ nhiên biết uy lực của ngư lôi Nhật, đồng loạt chuyển hỏa lực sang các khu trục hạm địch. Họ vừa gây hư hại cho "Như Trăng" và "Mão Nguyệt", vừa phá rối khiến đợt tấn công này của hạm đội Nhật không thu được kết quả gì.
Thế là hai bên dần đi vào trạng thái đối chiến biên đội. "Hàng Châu II" và "Thổ Lâu" sau khi điều chỉnh cũng quay trở lại đội hình, tham gia chiến đấu.
Trong cuộc giao tranh này, chiến hạm của quân đội chính quy có hỏa lực mạnh hơn, còn hạm đội Nhật lại đông hơn và có khả năng tấn công bằng ngư lôi tốt hơn, nên xét về tổng thể, quân Nhật chiếm ưu thế rõ ràng.
Tuy nhiên, quân Nhật chỉ chú trọng vào giao chiến với chiến hạm đối phương mà không để ý đến những chiếc tàu vận tải "tay trói gà không chặt" của Hoa Hạ.
Những tàu vận tải còn lại thừa cơ trốn vào bóng tối trước bình minh dưới sự bảo vệ của bốn chiến hạm. Hàng ngàn lục quân quan binh trên tàu cuối cùng cũng thoát khỏi hiểm cảnh. Đây chính là ý nghĩa của việc chiến hạm quân đội chính quy lấy yếu chống mạnh.
Mặt khác, ở vùng biển xa hơn, hai chiến hạm "Quý Dương II" và "Ngụ Thú" của quân đội chính quy cũng đang chật vật chiến đấu.
Hai chiến hạm này phải đối mặt với sự vây công của ba tuần dương hạm và bốn khu trục hạm Nhật Bản, hoàn toàn là đang cố gắng cầm cự.
Hai tổ biên đội chiến hạm của quân đội chính quy cố gắng quần nhau với địch, vừa để bảo vệ đội tàu vận tải, vừa mong có thể kéo dài thời gian chờ quân tiếp viện.
Bởi vì theo kế hoạch trước đó, phân hạm đội số 5 của đảo Tế Châu sẽ phái chiến hạm đến tiếp ứng đội tàu hộ tống. Vị trí dự định tiếp xúc không quá xa khu vực giao chiến hiện tại, có lẽ quân tiếp viện có thể đến kịp thời.
Mặt khác, thời gian càng trôi về sau thì trời càng sáng, đợi đến khi không quân của quân đội chính quy có thể xuất chiến, hạm đội Nhật cũng sẽ phải đối mặt với mối đe dọa lớn.
Bởi vậy, cuộc chiến kéo dài càng lâu càng khảo nghiệm năng lực phán đoán của quan chỉ huy Nhật Bản.
Quả nhiên, dù rằng cuộc giằng co giữa các chiến hạm chính quy đã tạo ra một tình thế đáng lo ngại, quân Nhật vẫn không dám mạo hiểm giao chiến ban ngày dưới áp lực không quân của đối phương, và quyết định chủ động rút lui.
Đội tiên phong là quân "Xuyên Nội" của ngày hôm đó, các hạm thuộc đội này nhanh chóng quay đầu về hướng đông dưới sự dẫn đầu của kỳ hạm, ra sức truy đuổi.
Trong khi đó, sáu chiếc hạm thuộc biên đội "Trường Sa II" ở lại phía sau đều đã bị thiệt hại tương đối nghiêm trọng.
Đặc biệt, chiếc khu trục hạm "Thổ Lâu" bị nghiêng nặng, boong tàu gần như chìm dưới biển, và cuối cùng chìm hẳn sau khi trời sáng, dù đã nỗ lực cứu chữa.
Ở phía bên kia, biên đội "Long Điền" của quân Nhật sau khi nhận được lệnh triệu hồi cũng rút khỏi chiến trường để tập hợp với các tàu bạn. Trước khi rời đi, họ còn bắn loạt ngư lôi cuối cùng về phía hai chiến hạm chính quy đang bị trọng thương.
Chiếc "Quý Dương II" bị hư hại hệ thống động lực từ trận chiến trước đó, không may mắn tránh được ngư lôi của quân Nhật. Sau hai lần trúng đích liên tiếp, nó nhanh chóng chìm xuống đáy biển.
Sự kiện "Quý Dương II" chìm đã khép lại hồi kết cho trận kịch chiến gần hai giờ mang tên "Đông Hải Đả Dạ".
Trong trận này, quân đội chính quy đã mất một chiếc tuần dương hạm hạng nhẹ, ba khu trục hạm và một tàu vận tải. Các tuần dương hạm và khu trục hạm còn lại cũng đều bị thương nặng.
Cái giá phải trả cho những tổn thất nặng nề này là sự an toàn của phần lớn các tàu vận tải. Chẳng bao lâu sau, những con tàu này đã gặp được hạm đội tiếp viện số năm và được hộ tống đến đảo Tế Châu.
Hạm đội quân Nhật dương dương tự đắc sau trận hải chiến, dù cũng có nhiều tàu bị thương, nhưng vẫn bảo toàn được lực lượng. Tuy nhiên, tình thế này chỉ là tạm thời.
Không lâu sau khi trời sáng, hạm đội quân Nhật trên đường trở về căn cứ đã bị thủy phi cơ của quân đội chính quy phát hiện. Ngay lập tức, một số lượng lớn chiến cơ được điều động đến, tạo thành một lực lượng không kích áp đảo.
Dưới làn sóng tấn công liên tục của các chiến cơ NT-1926 và AB-1927, hạm đội Nhật Bản hoảng loạn bỏ chạy. Trong lúc hỗn loạn, chiếc "Xuyên Nội" và "Mão Nguyệt" bị thương nặng từ trước đã bị đánh chìm, coi như là gieo nhân nào gặt quả nấy.
Sau trận "Đông Hải Đả Dạ", quân đội chính quy đã nghiêm túc rút kinh nghiệm, từ đó tăng cường lực lượng hộ tống tàu mặt nước và cố gắng lựa chọn các tuyến đường và thời gian di chuyển bất lợi cho quân Nhật tập kích.
Trong khi đó, quân đội chính quy ở đảo Tế Châu tiếp tục tận dụng ưu thế trên không, không chỉ đe dọa an toàn của eo biển Triều Tiên và các cảng ở Tây Nam Nhật Bản, mà còn hạn chế nghiêm trọng hoạt động của chiến hạm và tàu vận tải Nhật Bản trong khu vực này vào ban ngày.
Cùng lúc đó, ở hướng biển Nhật Bản, hạm đội mặt nước và tàu ngầm của phân hạm đội số bảy của quân đội chính quy cũng hoạt động như hải tặc, liên tục tập kích các tàu Nhật qua lại trong khu vực này.
Chịu áp lực từ cả hai hướng, tuyến giao thông trên biển nối liền Nhật Bản với bán đảo Triều Tiên bị giáng một đòn nặng nề, năng lực vận tải giảm sút nghiêm trọng và phải trả một cái giá đắt.
Điều này khiến cho Lục quân Nhật Bản đang gặp bất lợi ở khu vực sông Vịt Lục vô cùng bất mãn, và trong các cuộc họp tại đại bản doanh quân Nhật, họ đã nhiều lần lên tiếng chỉ trích Hải quân, yêu cầu nhanh chóng giải quyết vấn đề giao thông trên biển, đảm bảo an toàn cho việc vận chuyển vật tư và nhân viên.
Đối với người Nhật Bản, việc "chẳng lành lại thêm ương" là việc Hoa Hạ liên tục điều động các máy bay ném bom tầm xa AB-1929 kiểu mới đến khu vực phía bắc, và bắt đầu các cuộc không kích liên tục vào các cảng ở phía bắc như Văn kiện Quán và Thanh Sâm.
Từ đó, Hokkaido và phía bắc Honshu, thậm chí toàn bộ khu vực ven biển biển Nhật Bản, đều nằm trong phạm vi tấn công của máy bay ném bom tầm xa của quân đội chính quy, khiến cho bản thổ Nhật Bản chỉ sau khi khai chiến chưa đầy một tháng đã vang lên tiếng nổ khắp nơi, dân tâm theo đó mà hoảng loạn.
Trong tình thế này, quân Nhật, đặc biệt là hải quân, phải chịu một áp lực vô cùng lớn. So với những chiến thắng nhỏ nhoi trong hai trận hải chiến đêm trước, thì những thành quả ấy bỗng trở nên vô nghĩa.
Dưới áp lực nặng nề, sau những cuộc tranh cãi gay gắt, cuối cùng đại bản doanh quân Nhật cũng đưa ra quyết định, xác định mục tiêu và kế hoạch tác chiến mà quân Nhật, nhất là hải quân, phải toàn lực dốc sức vào.
