阀门自沉战舰，日军发现后将他们全部击毙。轻型巡洋舰“绿宝石”号趁涅鲍加托夫签投降协议、日舰全部抛锚的机会突然降下白旗，加速向东北方向逃去。联合舰队立即派战舰追赶，然而“绿宝石”号的速度高达24节，比参加对马海战的所有主力战舰的速度都快，不久就消失在日舰的视线之外。不幸的是，该舰中途触礁，为防止被日舰俘获而自毁。
波罗的海舰队主力舰队虽然投降了，但是昨天夜间遭到日驱逐舰和鱼雷艇攻击而四处逃散的各舰并没接到投降的命令，仍然拼命逃向海参崴，联合舰队随即展开追击。23时，“斯威特拉娜”号巡洋舰被联合舰队击沉。28日16时45分，“大胆”号、“严厉”号驱逐舰悬白旗投降，罗日杰斯特温斯基被俘。17时，铁甲海防舰“乌沙科夫”号拒绝投降自沉。29日6时，“德米特里·斯顿科伊”号巡洋舰拒绝投降自沉。
对马大海战结束了。此战，波罗的海舰队8艘战列舰被击沉6艘，其余两艘被俘；9艘巡洋舰被击沉4艘，中立国扣留3艘，1艘搁浅后自爆；3艘铁甲海防舰被击沉1艘，其余两艘被俘；仅有1艘巡洋舰和两艘驱逐舰到达海参崴。俄官兵阵亡5045人，伤800余人，被俘5917人。联合舰队仅损失3艘鱼雷艇，阵亡117人，伤587人。
对马海战后，俄国几乎成了“没有海军的国家”，而日本海军一跃进入世界前五名。