由于众寡悬殊，威海南北两岸炮台相继失守。
此后，他据刘公岛多次组织将士反击，击沉敌舰7艘。
派员潜水上岸去烟台向清军求援不应，他乃召各统领计议力战解围，亲登靖远舰与敌拼战，冒死突围，击伤两艘日舰。
但外籍军官与牛昶炳等部分官兵以势孤难敌，逼其投降，他严辞拒绝，对营务处牛昶说：
“吾誓以身殉救此岛民，尔可速将提督印截角作废。”
牛诺之。丁汝昌于二月十二日服毒殉国，时年59岁。
次日晨，牛昶炳违教不截印角，诈作降书钤印投降日军。
民族英雄丁汝昌悲愤捐躯后，清政府下令褫职籍，没收家产，株连子孙。
宣统二年（1910），孙家鼐疏奏昭雪，还田产。威海人在刘公岛建“丁公祠”纪念，以昭忠烈。
基本年表
1879年（清光绪五年），被李鸿章调北洋海防差用。也属洋务运动
代表人之一。
1881年1月，率北洋水师官兵200余人赴英国，接带清政府在英订购的“超勇”和“扬威”巡洋舰回国。
1888年，北洋海军正式成军，出任北洋海军提督。
在任职期间对北洋海军和北洋海防的建设呕心沥血，严于律己，但整肃军纪不够严厉，贪腐严重，并且其严重依赖李鸿章，对李鸿章言听计随，北洋海军在其领导下，俨然为李氏家军。
1891年，率舰队访问日本。
鉴于日本海军的发展，回国后曾陈请清政府再购新舰，增强北洋海军实力,以防外患，未被采纳。
1894年7月丰岛海战后，命令加强各舰防护，以备再战。
9月中旬,奉命率北洋舰队主力护送运兵船队赴大东沟,17日准备返航时发现日本舰队，即令舰队起锚迎敌。
由于舰队的航速不同，导致迎战敌队时阵型严重脱节，加之负伤后中断指挥，北洋舰队遭受重创，被革职留任。
1895年1月30日～2月11日，在威海卫之战中，指挥北洋舰队抗击日军围攻，但因为未得到上级命令，无奈港内待援，没有主动出击，致北洋海军陷入绝境。
弹尽粮绝后又无援军来援的希望，在拒绝了日本联合舰队司令长官伊东祐亨的劝降和北洋海军洋员瑞乃尔等的逼降之后，对清政府已绝望，服鸦片自尽以谢国人。
十一年（1861年），安庆被湘军围困危急，身为陈玉成部下的程学启，深夜率丁汝昌等300余人翻越城墙，向集贤关湘军训导曾贞干投降。
湘军将领曾国荃对这批降军存有疑虑，每逢战斗，必令他们居于前列，七月十三日，程学启、丁汝昌作为前导，攻破安庆北大门外的太平军营垒3座，断绝了安庆北面的交通，使守城的太平军处境更加艰难，八月一日，曾国荃指挥程学启、丁汝昌等攻占安庆，太平军守将叶芸莱以下1.6万人全部战死。
战后，程学启升任游击，赏戴花翎，充当开字营营官，丁汝昌升任千总，充当开字营哨官。
当时因上海士绅请求，曾国藩命令李鸿章组建淮军，支援上海，并将大都由安徽人组成的，程学启的开字营拨归李鸿章指挥。
同治元年（1862年），程学启、丁汝昌等随李鸿章乘轮船前往上海。
八月，配合刘铭传铭字营与太平军战于四江口，刘铭传见丁汝昌作战英勇，请李鸿章把丁汝昌调入铭字营，仍充哨官，统领亲兵100人。旋改统领马队，升任营官，授参将。