南岸激战时，因为相信山东巡抚会派出军队前来接防的承诺，原驻守北岸炮台的守军大部赶到南岸参与战斗，全军尽覆。海军提督丁汝昌担心缺乏兵力驻守的北岸炮台火炮再被日军利用，忍痛下令自行炸毁北岸全部火炮。负责威海陆地防务的绥巩军统领戴宗骞内疚于未能守住威海陆地，退入刘公岛后自杀。

攻占了威海南北岸炮台，日本军队形成了对北洋舰队和海中的刘公岛海陆合围的态势。山东巡抚李秉衡不仅不发援兵解威海之围，甚至对朝廷调往山东解救北洋海军的军队也做了挪用。外无援兵、粮弹将绝的艰难处境下，北洋舰队以战伤未修复的军舰顽强地击退了日本联合舰队7次海上大规模进攻，随着包括主力舰“定远”在内的大量作战舰只受日军鱼雷艇偷袭而几乎损耗殆尽，1895年2月11日北洋海军提督丁汝昌自杀殉国，刘公岛陆军统将张文宣，海军将领刘步蟾、杨用霖也在保卫战期间先后自杀殉国。

1895年2月14日，《威海卫降约》签署，清政府耗费几十年心血缔造起来的北洋海军全军尽覆。