此時在“勝利”號的艦橋上，李景曦中將也注意到了“扶桑”號似乎不動了，看到這一幕，許多中[***]官和美國顧問全都發出了驚喜的聲音，測距官魏天成上尉顧不上想別的，他以最快的速度將“扶桑”號的相關數據報出，發送給了主炮塔，此時的“扶桑”號艦麵滿是大火，在海麵上顯得分外醒目。
“勝利”號的主炮再次開始了齊射，一發發406毫米炮彈呼嘯著飛向“扶桑”號，敲擊著它的艦體，一團又一團的火焰在艦上升起，劇烈的爆炸將“扶桑”號最後的兩座炮塔也炸啞了，隻剩下一些副炮還在時斷時續的射擊著。
“曰本戰列艦被魚雷擊中以後，便幾乎完全喪失了動力，於3時53分完全停車，我艦的主炮命中十分準確，想想看，那可都是十六英寸的大口徑炮彈啊！”斯科特艦長事後不無自豪的回憶，“差不多又有六枚炮彈擊中了它，它在四點鍾的時候發生了大爆炸，巨大的艦體一下子斷成了兩截！當時親眼目睹這一景象的人很多，一些軍官揮舞著拳頭，臉上全是興高彩烈的表情。但我和李將軍都很冷靜，我們都對一艘戰列艦出現這樣的景象感到有些不可思議，這艘曰本戰列艦似乎比我們想象的要脆弱得多，因為它隻中了一枚魚雷……”
“扶桑”號的巨大殘骸一直在燃燒著，漂流下來的“不知火”號驅逐艦試圖搭救幸存者，但是中國輕巡洋艦和驅逐艦卻在這個時候趕到，“海雲”號和“海風”號猛烈炮擊“不知火”號並擊中它5發炮彈，“不知火”號於4時25分最終被擊沉。“勝利”號戰列巡洋艦則對“扶桑”的艦首部分繼續炮擊了一會兒，這個渾身上下遍布衝天大火的固定目標於4時37分沉沒，遠處的船艉部分則多熬了差不多一個小時左右，第二天早上6時40分，曰出以後，這艘被用“曰出之國”命名的巨型戰列艦終於完全消失在了大海深處。