凌晨4:30，“釜山海战”来到了一个重要的时间节点。
到这一刻时，日军“前导编队”已经全军覆没，而其“主力编队”则从此时开始了全力逃亡的航程。
“主力编队”在按照中村良三的命令，转朝东南的佐世保方向航行后，国防军的“战列舰打击编队”也迅速的做出了与敌人相同的机动动作。
并且陈沅杰还利用己方各舰皆能达到26节以上的高航速编队机动能力，始终指挥舰队与敌舰保持在17,000米左右的距离上，一面紧追一面持续向其倾泻着炮火。
在北面，已经结束了战斗的“巡洋舰打击编队”，则留下几艘驱逐舰进行善后，余下各舰结队向南驶来，准备与己方战列舰一道对剩余日舰实施夹击。
经过一番高速的机动，在临近5:00的时候“巡洋舰打击编队”已迫至日舰左后方的位置，并与敌舰保持相同航向，彼此间距约21,000米，国防军两支编队至此实现了对敌人的左右包夹。
中村良三眼见落入了危险的腹背受敌境地，便命舰队往左舷方向调整四个罗经点，把航向横压向“巡洋舰打击编队”的前方，朝着对马岛南端的方向驶去。
同时，他还令各舰把炮火向左侧集中，要优先攻击国防军的巡洋舰编队。
中村良三的这一手十分狠厉，他充分的利用了双方的位置和交战海域的环境，迫使“巡洋舰打击编队”要么接受被对手抢占“t”字横头，要么跟着日舰转向，朝着对马岛冲去。
而且中村“集中火力剪除一翼”的打法也很快收到了成效，防护能力不足的国防军战列巡洋舰和重巡洋舰怎能受得住这样的迎头重击。
在编队中打头的“山东”号战列巡洋舰，舰艏被一发356毫米炮弹击中，顿时船头一沉，随即左转舵进行规避，身后各舰也纷纷跟随其进行转向。
在这番机动的过程中，“山东”号的右舷再挨一发410毫米炮弹，其300毫米主装甲带被击穿，造成了舰体破裂进水，轮机舱也受到一定的损伤。
所幸经过久战的日舰火力密度不足，给了倾斜失速的“山东”号释放烟雾进行规避的机会，其身后的友舰则维持在与日舰大体相同的航向上，继续与敌人战斗。
“山东”号退出战斗后，“南海”号战列巡洋舰就成为了日军关注的目标，在双方不断迫近的情况下，遭到了重击。
不过，日军在猛攻国防军巡洋舰编队的同时，自身也是要为之付出惨痛代价的。
由于日舰集火左舷方向，给了在其右后方紧追的“战列舰打击编队”更好的战机，该编队各舰借此对日舰进行了肆无忌惮的猛轰。
在这轮攻击中，日军编队末尾的“山城”号战列舰遭到了重点打击，很快就被轰得面目全非。
另一艘原本状况较好的日舰“陆奥”号，其上层建筑被横扫，主炮相继哑火。
这些损伤，导致日舰编队至此已丧失了超过八成的大口径火炮，攻击的威力急剧降低，间接的减轻了“巡洋舰打击编队”的危险。
战至约5:25，由于“巡洋舰打击编队”担心再向前行将撞上对马岛的西南海岸，便开始朝左舷转舵进行规避，不久后远离了战线，日军因此摆脱了被夹攻的境况。