1880年，鄧世昌調往北洋艦隊，派往英國接收護送“揚威”號巡洋艦回國。回國後，被任命爲揚威號艦長。1887年，他再次被派往英國接收“致遠”號，並被任命爲該艦的艦長，他還被提升爲北洋艦隊副將（提督以下兩級）。

參考資料譯自：

Hummel, Arthur W. Sr., ed. (1943). "Index" . Eminent Chinese of the Ch'ing Period.

Paine, S.C.M. The Sino-Japanese War of 1894-1895: Perception, Power, and Primacy, 2003, Cambridge University Press

當時，鄧世昌是北洋艦隊中唯一沒有在國外接受過教育或訓練的管帶。1891年，李鴻章視察北洋水師時，對鄧世昌訓練水兵的方式印象深刻，授予他“巴圖魯”的榮譽稱號。

鴨綠江海戰于 1894 年 9 月 17 日爆發，戰鬥初期，鄧世昌對日本指揮艦“西京丸”號發起猛烈進攻，對其造成相當大的傷害，遭到吉野號、高千穗號、秋津洲號和浪速號的反擊。日本巡洋艦環繞著致遠號，與訓練有素、使用陳舊大炮的中國炮手相比，他們的射擊速度更快，命中率更高。

鄧世昌命令致遠號接近浪速號（中方記載爲吉野號）並試圖撞擊它，但被浪速號或高千穗號發射的炮彈（或魚類）擊中，引發大規模爆炸，致遠號隨後迅速沉沒。大約 245 名軍官和船員隨艦一起沉沒。鄧世昌拒絕救援，最終與他的寵物狗一起溺水身亡。

在戰後的一次會議上，北洋艦隊高層對鄧世昌拒絕救援的決定表示強烈不滿，認爲鄧世昌的行爲雖然英勇，但結果不僅損失了巡洋艦，還損失了艦長。他們擔心其他艦長會效仿鄧世昌，輕易放棄自己的生命，因此制定了法條《海軍懲教勸善章程》。李鴻章也與北洋艦隊高層持有相同的觀點，認爲鄧世昌拒絕救援而溺水的決定並不值得贊揚，並命令其他將領不要效仿。

盡管有這些負面觀點，鄧世昌的犧牲還是在中國各地激起了強烈的民族主義情緒。光緒帝一邊擦著眼淚，一邊寫下詩詞：“這一天，人民流淚，你的英勇行爲，鼓舞了海軍的士氣（此日漫揮天下淚，有公足壯海軍威）。”清政府還追贈鄧世昌太子少保，入祀京師昭忠祠。

鄧母獲贈一塊重1.5公斤的金匾，上面刻有“養兒育女”的字樣，鄧氏家屬則獲贈白銀10萬兩作爲撫恤金。鄧家用這筆錢在老家建了一座鄧家祠堂。抗日戰爭期間，由于日本人對鄧世昌的尊重和欽佩，昭忠祠沒有被破壞。

參考資料譯自：

Hummel, Arthur W. Sr., ed. (1943). "Index" . Eminent Chinese of the Ch'ing Period.

Paine, S.C.M. The Sino-Japanese War of 1894-1895: Perception, Power, and Primacy, 2003, Cambridge University Press