Однако самые опасные повреждения броненосец получил в конце боя, находясь под продольным огнем с тяжелых русских кораблей. Несмотря на несколько возросшую дистанцию, попадания следовали одно за другим. Даже снаряды среднего калибра прошивали вдоль почти полкорпуса корабля, прежде чем разорваться, уперевшись в серьёзное препятствие, а тяжелые – просто сметали с пути эти преграды, проникая во все отсеки и круша все на своем пути.
К тому моменту, когда русские решили выйти из боя, «Асахи» уже имел дважды пробитый кормовой траверз, абсолютно разбитые кормовые жилые помещения и надстройки, большей частью выбитую артиллерию в казематах и на верхней палубе правого борта быстро нарастающие затопления вдоль всего пострадавшего борта, как от подводных пробоин, так и от выскочивших заклёпок и разошедшихся швов обшивки. Водоотливные средства едва справлялись с быстро прибывавшей водой.
Однако третья атака русских броненосцев и крейсеров не дала возможности справиться с этими повреждениями. Снова пришлось дать полный ход, для восстановления приемлемой дистанции боя, что ускорило затопление ряда отсеков в носу и еще больше увеличило осадку. Новые попадания нанесли дополнительные повреждения, отсрочив выполнение первоочередных мероприятий по борьбе за живучесть, что осложнило все эти работы в дальнейшем.
К началу четвертого остаткам японского объединенного флота удалось оторваться от атаковавших его с двух сторон русских отрядов. Начавшие разбегаться в разные стороны броненосные крейсера были собраны вместе сигналом с «Асахи». В этот момент с востока показалось авизо «Чихайя», с которого передали приказ командующего о сборе всех кораблей. К этому времени последний японский броненосец окончательно потерял боеспособность. Нужно было двигаться к ближайшей своей базе, которой оказался залив Миура, на восточном берегу Цусимы, для срочного ремонта, но сначала пришлось остановиться, для заделки пробоин у ватерлинии и ниже. Но заведенные наспех пластыри помогали мало, и полностью остановить прогрессирующие затопления не удавалось. Пробоин и повреждений было слишком много. Едва дали малый ход вперед, как все пришлось начинать сначала, пластыри отошли, и вода хлынула в искалеченный корпус с новой силой.
Лежа в дрейфе, развернувшись носом на восток, чтобы волны не били в поврежденный борт, пытались подвести дублирующие пластыри, когда в 16:15, совершенно неожиданно, чуть впереди левого траверза показались русские броненосцы в строе кильватера, несшиеся на полном ходу прямо на японцев. Немедленно отдали приказ в машину дать полный ход, резко положив руля вправо, но русские приближались очень быстро. Казалось, что уже ничто не спасет подбитый броненосец от неминуемой гибели, но вдруг, совершенно неожиданно, приближавшиеся корабли Рожественского начали последовательно отворачивать на восток, куда еще недавно ушли японские крейсера. Одновременно с поворотом русские начали пристрелку двухорудийными залпами главным калибром со второго в строю броненосца с большой дистанции, превышавшей 40 кабельтовых.
С мостика было хорошо видно, что теперь у них не хватает уже двух новых броненосцев и обоих броненосных крейсеров. А едва различимый за колонной главных сил отряд легких крейсеров состоит теперь всего из трех кораблей. Это известие вызвало троекратное «Банзай» во всех палубах броненосца. Начавшийся обстрел не принимали всерьез, учитывая дистанцию открытия огня и тот факт, что теперь русские удалялись, почти на контркурсе. Было достоверно известно, что стрельба на дальности свыше 30 кабельтовых в русском флоте не освоена, тем более на этой, наспех сформированной и необученной эскадре. На самом «Асахи» не осталось ни одного целого дальномера, так что открыть ответный огонь не было никакой возможности.
Однако, к удивлению всех японских офицеров, русским удалось накрыть свою цель уже пятым залпом (всего через четыре минуты с момента начала обстрела), после чего начали стрелять все остальные большие броненосцы, кроме головного. «Их снаряды поднимали большие фонтаны воды в опасной близости от «Асахи». Они круто входили в воду с противным воем, тянущим нервы, оставляя за собой светящийся след, а из-за волнения моря, казалось, что они извиваются в воде». Было выпущено уже около полусотни снарядов, легших рядом, но все же мимо. Вскоре старые русские броненосцы прекратили огонь, так как последний залп с «Наварина» лег недолетом. Все уже вздохнули с облегчением, но «Сисой» и два «Суворова» дали еще несколько залпов.
Один снаряд в их предпоследнем залпе все же достиг цели. Попав в палубу юта и легко прошив её и батарейную палубы, он ударил в бронепалубу позади и правее барбета. Поскольку траектория его полета на завершающем отрезке была достаточно крутой, а прочный и сравнительно короткий корпус этого фугасного снаряда в принципе не имел склонности к рикошетированию при падении сверху, он проломил броню, разорвавшись над подводным торпедным аппаратом правого борта, полностью его разрушив вместе с заряженной в него торпедой. Осколками брони и снаряда была пробита и приготовленная рядом запасная торпеда. Её воздушный резервуар взорвался, а обломки моментально вспыхнули, облитые разлившимся керосином.
Срочно начали затапливать расположенные рядом кормовые погреба, но потушить начавшийся пожар в торпедном отсеке не удавалось. Взрывом снаряда, а потом и воздушного резервуара перекосило все люки и двери. А помещения над бронепалубой быстро заполнились едким дымом. Через семь минут, когда русские уже совсем скрылись на востоке, от жары взорвались боевые отделения торпед, и просто чудо, что не детонировали снаряды в полузатопленных погребах. От мощнейшего сотрясения рухнула на палубу едва стоявшая задняя труба. В образовавшуюся огромную подводную пробоину хлынула вода, моментально потушившая пожар, но броненосец теперь было уже не спасти. Сильные вибрации, словно судороги, долго не стихали в корпусе, заставляя дрожать переборки и палубы.
Взрывом разбило сальники и подшипники правого гребного вала, перебив и сдвинув с места сам вал, поэтому, вслед за подбашенным отделением и отсеком торпедных аппаратов начало быстро затапливать правое машинное отделение. Быстрое увеличение осадки кормой привело к тому, что через ушедшие в воду пробоины, бывшие когда-то надводными, и дыру от убившего броненосец снаряда в бронепалубе стало затапливать также все помещения средней палубы позади траверза. Через поврежденный верхний пояс вода заливала отсеки внутри цитадели.
Орудия нижних казематов попытались втянуть внутрь по-походному, но это удалось далеко не везде. Также затопили несколько коридоров и небольших отсеков левого борта в качестве контрмер. Броненосец качнулся сначала влево, окутанный густым дымом, а затем быстро повалился на правый борт. Крен и дифферент на корму росли с угрожающей скоростью, а все средства борьбы за живучесть были исчерпаны. В сложившейся ситуации командиру не оставалось ничего другого, как начать срочную эвакуацию экипажа.
Поскольку целых шлюпок на «Асахи» не осталось, за борт полетело все, что могло плавать: деревянная отделка внутренних помещений, матросские койки, брусья с ростров. Люди просто прыгали за борт. Раненых вынесли на ют, разместив их на импровизированных плотах, собранных веревками из подручных материалов.
