更要命的是，“妙高”号的水飞机库燃起了大火。
结果就是，“妙高”号成了一个明晃晃的目标。从一点二十七分开始，“山东”号就没再由雷达指引炮击，而是用了精度更高的主炮测距仪，并且让四座炮塔分成两个炮组，各自瞄准目标开火。
这么做，除了能够提高射击精度，还能提高射击速度。
在“山东”号的强大火力打击下，“妙高”成为第三艘战沉的日舰。
一点三十七分，“妙高”号步“鸟海”号的后尘，在首部主弹药库被大口径穿甲弹直接命中之后，迅速爆炸沉没。
这次，“山东”号打出的穿甲弹没有出现威力过剩的情况。
当然，这也与重巡洋舰的弹药库防护有关。
弹药库是战舰最关键的部位之一，受到了严密保护。正常情况下，弹药库都在三重装甲防护之下。结果就是，“山东”号打出的三百八十毫米穿甲弹在贯穿了弹药库的左侧装甲之后，又打中了弹药库的右侧装甲，然后才引爆。所幸的是，这对结果没有半点影响，依然引爆了弹药库内的弹药。如果“妙高”号的弹药库防护稍微差一点，这枚穿甲弹就很有可能贯穿整个弹药库，而不是在弹药库内引爆。
与“鸟海”号一样，“妙高”号在弹药库大爆炸后就迅速沉没了。
打到这个时候，联合舰队的侦察编队只剩下了三艘重巡洋舰。虽然这三艘战舰还没有被击沉，但是离战沉已经不远了。更重要的是，在一万七千米的交战距离，重巡洋舰根本无法对主力舰构成威胁，甚至对那三艘大型巡洋舰的威胁也不大。如果考虑到日舰的炮击命中率，那就几乎没有威胁了。
显然，对日舰的官兵来说，这不是什么好事。
如果能还手、能对敌舰构成威胁，日舰的官兵还有拼死一搏的勇气，可是在根本无法对敌舰构成威胁的情况下，日本官兵的士气马就荡然无存了。继续打下去，与送死有什么区别？
一点四十分，在“妙高”号沉没后，剩下的三艘重巡洋舰转向撤退。
此时，山本五十六率领的主力编队还在二十五公里之外。
虽然鲁志刚也预料到联合舰队的主力即将到达，但是前面的战斗打得太顺利了，而且日本重巡洋舰的表现，让鲁志刚相信，日本海军还没有为战舰配备雷达，甚至根本就没有研制出雷达。
显然，在夜战中，鲁志刚没有必要担心与联合舰队主力突然遭遇。
更何况，算得主力的，也只有一艘在一战后期建造的“雾岛”号战列舰，其他的都是不经一击的巡洋舰。
发现日舰转向逃跑，鲁志刚立即下达了追击命令。
一马当先的不是快速战列舰，而是在之前表现不太理想的两艘大型巡洋舰，即“北京”号与“天津”号。
事实，两艘大型巡洋舰的最快速度不比快速战列舰高多少，只是更加灵活。
做为航母的贴身保镖，大型巡洋舰在设计的时候就极为重视战术机动性能，即要求尽可能短的转向半径，以及尽可能快的转向速度。只有较高的战术机动性能，大型巡洋舰才能在防空作战中机动到有利位置。
问题是，追击重巡洋舰并不是大型巡洋舰的主要使命。
虽然后来美国海军的“阿拉斯加”级大型巡洋舰出了为航母提供防空掩护之外，还专门用来对付中国海军的防空巡洋舰，在速度有较高的要求，其最快航速达到了惊人的三十五节，即便在满载的情况下也能达到三十三节。但是在中国海军中，大型巡洋舰并不经常用于制海作战，至少在设计的时候，海军没有提出相关的要求，因此其最高航速只要求能够达到舰队航母的标准。
结果就是，“北京”级大型巡洋舰的最高航速低于所有日本的重巡洋舰。
显然，两艘大型巡洋舰在追击三艘重巡洋舰的时候有点吃力，只不过追击行动并没持续多久。
随着联合舰队主力到达，炮战再次开始。