由於眾寡懸殊，威海南北兩岸炮台相繼失守。
此後，他據劉公島多次組織將士反擊，擊沉敵艦7艘。
派員潛水上岸去煙台向清軍求援不應，他乃召各統領計議力戰解圍，親登靖遠艦與敵拚戰，冒死突圍，擊傷兩艘日艦。
但外籍軍官與牛昶炳等部分官兵以勢孤難敵，逼其投降，他嚴辭拒絕，對營務處牛昶說：
“吾誓以身殉救此島民，爾可速將提督印截角作廢。”
牛諾之。丁汝昌於二月十二日服毒殉國，時年59歲。
次日晨，牛昶炳違教不截印角，詐作降書鈐印投降日軍。
民族英雄丁汝昌悲憤捐軀後，清政府下令褫職籍，沒收家產，株連子孫。
宣統二年（1910），孫家鼐疏奏昭雪，還田產。威海人在劉公島建“丁公祠”紀念，以昭忠烈。
基本年表
1879年（清光緒五年），被李鴻章調北洋海防差用。也屬洋務運動
代表人之一。
1881年1月，率北洋水師官兵200餘人赴英國，接帶清政府在英訂購的“超勇”和“揚威”巡洋艦回國。
1888年，北洋海軍正式成軍，出任北洋海軍提督。
在任職期間對北洋海軍和北洋海防的建設嘔心瀝血，嚴於律己，但整肅軍紀不夠嚴厲，貪腐嚴重，並且其嚴重依賴李鴻章，對李鴻章言聽計隨，北洋海軍在其領導下，儼然為李氏家軍。
1891年，率艦隊訪問日本。
鑒於日本海軍的發展，回國後曾陳請清政府再購新艦，增強北洋海軍實力,以防外患，未被采納。
1894年7月豐島海戰後，命令加強各艦防護，以備再戰。
9月中旬,奉命率北洋艦隊主力護送運兵船隊赴大東溝,17日準備返航時發現日本艦隊，即令艦隊起錨迎敵。
由於艦隊的航速不同，導致迎戰敵隊時陣型嚴重脫節，加之負傷後中斷指揮，北洋艦隊遭受重創，被革職留任。
1895年1月30日～2月11日，在威海衛之戰中，指揮北洋艦隊抗擊日軍圍攻，但因為未得到上級命令，無奈港內待援，沒有主動出擊，致北洋海軍陷入絕境。
彈盡糧絕後又無援軍來援的希望，在拒絕了日本聯合艦隊司令長官伊東祐亨的勸降和北洋海軍洋員瑞乃爾等的逼降之後，對清政府已絕望，服鴉片自盡以謝國人。
十一年（1861年），安慶被湘軍圍困危急，身為陳玉成部下的程學啟，深夜率丁汝昌等300餘人翻越城牆，向集賢關湘軍訓導曾貞幹投降。
湘軍將領曾國荃對這批降軍存有疑慮，每逢戰鬥，必令他們居於前列，七月十三日，程學啟、丁汝昌作為前導，攻破安慶北大門外的太平軍營壘3座，斷絕了安慶北麵的交通，使守城的太平軍處境更加艱難，八月一日，曾國荃指揮程學啟、丁汝昌等攻占安慶，太平軍守將葉芸萊以下1.6萬人全部戰死。
戰後，程學啟升任遊擊，賞戴花翎，充當開字營營官，丁汝昌升任千總，充當開字營哨官。
當時因上海士紳請求，曾國藩命令李鴻章組建淮軍，支援上海，並將大都由安徽人組成的，程學啟的開字營撥歸李鴻章指揮。
同治元年（1862年），程學啟、丁汝昌等隨李鴻章乘輪船前往上海。
八月，配合劉銘傳銘字營與太平軍戰於四江口，劉銘傳見丁汝昌作戰英勇，請李鴻章把丁汝昌調入銘字營，仍充哨官，統領親兵100人。旋改統領馬隊，升任營官，授參將。