1886年7月，李鴻章接到袁世凱報告，說朝鮮有人謀劃聯俄防英，而俄國正覬覦元山口外的永興灣。清政府深知，一旦朝鮮落入它國，必將危及自身安全，於是命令丁汝昌和吳安康分別率領北、南洋艦隊前往朝鮮的永興灣一帶巡防，藉以展示清政府強大的海軍實力，制止敵國可能的侵略企圖。
北洋水師提督丁汝昌、琅威理接到命令後，立即率「定遠」、「鎮遠」、「濟遠」、「威遠」、「超勇」、「揚威」等6艘軍艦前往朝鮮東海岸海面操演，之後又奉命前往海參崴迎接當時參加中俄關於吉林東界勘定談判的清政府官員吳大。
北洋艦隊將吳大送至摩闊崴，留下「超勇」、「揚威」兩艦在海參崴待命。由於鐵甲艦海上長途航行需要上油、修理，於是「定遠」、「鎮遠」、「濟遠」和「威遠」等4艘軍艦奉李鴻章之命，在丁汝昌的率領下前往日本長崎進行大修。
1886年8月1日，北洋艦隊抵達長崎港。長崎人對歐美軍艦早已司空見慣，但來自中國的鐵甲巨艦卻還是首次目睹，碼頭上擠滿了看熱鬧的人群。望著龍旗高揚、威風凜凜的巨艦，市民中夾雜著驚歎、羨慕、嫉妒等複雜的情緒。
8月13日，中國水兵上岸購物。個別水兵卻跑到妓院嫖娼，與當地警察發生衝突，造成1名日本警察受重傷，1名中國水兵受輕傷。當時，《長崎快報》報道說：「有一群帶有醉意的水兵前往長崎一家妓館尋樂，因為發生糾紛，館主前往警察局報告。一日警至，已順利將糾紛平靜，但由於中國水兵不服，不久乃有6人前往派出所論理，非常激動，大吵大鬧，引起衝突。日警1人旋被刺傷，而肇事的水兵也被拘捕，其他水兵則皆逃逸。」
英國駐長崎領事在一份報告中則稱：「有一中國水兵與妓館的僕人在街上爭吵，警察前來干預，水兵遂將之刺傷，但那水兵也受了輕傷。」
李鴻章後來也承認：「爭殺肇自妓樓，約束之疏，萬無可辭」。但他又說：「弁兵登岸為狹邪游生事，亦系恆情。即為統將約束不嚴，尚非不可當之重咎，自不必過為急飾也。」「武人好色，乃其天性，但能貪慕功名，自然就我繩尺」，對水兵的違紀行為表現出一種寬容。在李鴻章看來，嫖妓引起的衝突只能算是小事。
李鴻章深信，「長崎事件」錯在日本
然而，事態很快就擴大了，竟釀成一場騷亂，被稱為「長崎事件」。
8月15日，艦隊放假，數百水兵上街觀光。丁汝昌鑒於前日的衝突，嚴飭水兵不許帶械滋事，但在廣馬場外租界和華僑居住區一帶，水兵遭到日本警察有預謀的襲擊，又發生大規模衝突，結果雙方死傷80餘人，其中中方水兵死亡人數多於日本。
當時，數百名日本警察將各街道兩頭堵塞，圍住手無寸鐵的中國水兵揮刀砍殺。當地居民在煽動下從樓上往下澆沸水、擲石塊，甚至有人手拿刀棍參與混戰。中國水兵猝不及防，又散佈各街，結果吃了大虧，被打死5名，重傷6名，輕傷38名，失蹤5名。日本警察被打死1名，傷30名，當地市民負傷多名。
事後，中日雙方通過外交和司法的途徑進行了長達幾個月的談判。開始時，日方態度強硬，中方也不甘示弱，中方談判者中甚至有人提出「撤使絕交、以兵相脅」的主張。談判最後延至1887年2月，雙方在英、德公使的調停下彼此讓步，達成協議，稱這次衝突是語言不通，彼此誤會，沒有追究責任和是非，對死傷者各給撫恤。軍官、警官的恤金每人6000元，水兵、警察恤金每人4500元。水兵因傷殘廢者每人2500元。由此核算，日方付恤款52500元，中方付恤款15500元。此外，長崎醫院的醫療救護費2700元由日方支付。
李鴻章深信此事錯在日本：「長崎之哄，發端甚微。初因小爭，而倭遂潛謀報復，我兵不備，致陷機牙。觀其未晚閉市，海岸藏艇，巡捕帶刀，皆非向日所有，謂為挾嫌尋釁，彼復何辭？」是非曲直顯然，中國「斷無不堅持到底之理」，而「日人自知理短，斷不敢再生事端，貽人口實」。
日本兒童玩起了打擊「定遠」、「鎮遠」的遊戲
「長崎事件」雖然得以和平了結，但在日本當局的挑動下，其民間的反華、仇華、排華情緒卻因此被煽動起來。日本朝野的軍國主義思想越來越濃厚，深受刺激的日本海軍由此出現一句流行話：「一定要打勝『定遠』。」在軍國主義思想蠱惑之下，甚至連天真幼稚的兒童也開始玩起了打擊中國軍艦的遊戲：即把孩子分成兩組，一組扮成中國艦隊，另一組扮成日本艦隊，進行捕捉「定遠」、「鎮遠」的戰鬥遊戲。
李鴻章把北洋軍艦送到日本修理，本來就含有威懾的意圖，卻沒想到竟深深地刺激了日本人的民族心理，日本拚命發展海軍的狂熱情緒也由此被煽動起來。日方鑒於清朝軍艦「定遠」號、「鎮遠」號外觀新穎，威力強大，於是不斷增加對海軍的投入，加強艦隊建設，以期超過中國。
1887年3月，日本天皇下令從內庫撥款30萬元作為海防補助費，全國的貴族和富豪無不為天皇資助海軍建設的行為而感動，也都競相為海防捐款，至9月底捐款數就達到元，這些資金全被用作擴充海軍軍備。1888年和1890年，日本又提出第七次和第八次海軍擴張案，這兩次擴張案共購買、建造了千代田號（2439噸）、吉野號（4160噸）、秋津洲號（3172噸）巡洋艦和八重山號（1584噸）通報艦。其中，吉野號購自英國，是當時世界上航速最快的巡洋艦。
由於日本軍艦艦齡較短，在設計時吸收了當時世界科技的最新成果，因此在許多性能上超過了北洋艦隊。對此情況，清廷官員也曾電告北洋水師注意，但李鴻章認為，「倭人治海軍，築台壘，或以歐西將有變局，預為巡防」而已，對日本海軍發展的這一新動向並未予以足夠的重視，以致北洋水師在建成之後的相當一段時間裡墨守成規，沒有太大的發展。
定遠艦鳴21響禮炮，向日本海軍致禮
1891年，俄國在修建西伯利亞鐵路之後，把觸角進一步伸向遠東，圖謀把勢力範圍擴大到朝鮮，以獲得防禦英國北上的前沿陣地。此舉使俄、日矛盾進一步加深，因為日本也是首先確立了侵略朝鮮作為日後擴張的跳板，故而對俄國的做法極為不滿。
清政府的一些有識之士對俄、日的企圖與矛盾盡收眼底。為使傳統保護國朝鮮不落入日本手中，遏止日本的擴張，他們提出「聯絡外交，整頓海防」，實行外交與軍事互為表裡的國策：即在外交上繼續堅持對朝鮮的保護權，在軍事上通過展現清政府強大的海軍力量，來顯示在該地區和海域的影響以樹立威信，威懾日本以消除其染指朝鮮的野心，制止其可能的侵略企圖，也就是所謂的「建威銷萌」之策。
另一方面，日本帝國主義為了要在國內製造積極擴充海軍戰備的輿論，並對中國艦隊作戰能力進行摸底，在1891年特別邀請北洋艦隊正式訪日。
北洋大臣李鴻章得意洋洋。在他的親自安排下，1891年4月21日，北洋艦隊在完成了給俄國太子護航的任務後，稍作休整，便應日本邀請，於6月26日由丁汝昌提督率北洋艦隊的精華———定遠、鎮遠、致遠、靖遠、經遠、來遠6艦，編隊從威海衛啟程正式訪問日本。艦隊在出發前，李鴻章鑒於上次「長崎事件」，還電飭丁汝昌要嚴加管束。
6月28日，北洋水師到達日本馬關，次日開赴神戶。7月1日抵達神戶，艦隊在此加煤添水後按預定計劃直駛橫濱。7月5日下午3時抵達橫濱港，北洋艦隊隨著旗艦定遠發出的旗號變換隊形駛進港口，定遠艦鳴21響禮炮，向日本海軍致禮，日本海軍方面負責接待的高千穗艦也鳴21響禮炮作答。當時停泊於港中的英、美軍艦皆鳴13響禮炮，向北洋艦隊致敬。一時間禮炮轟鳴，此起彼伏。
7月8日，東京《朝日新聞》以「清國水兵現象」為題報道了觀看北洋艦隊的感受：「登上軍艦，首先令人注目的是艦隊的情景。以前來的時候，甲板上放著關羽的像，亂七八糟的供香，其味難聞之極。甲板上散亂著吃剩的食物，水兵語言不整，不絕於耳。而今，不整齊的現象已蕩然全無。關羽的像已撤去，燒香的味道也無影無蹤，軍紀大為改觀。水兵的體格也一望而知其強壯武勇。唯有服裝仍保留著支那的風格，稍稍有點異樣之感。軍官依然穿著綢緞的支那服裝，只是袖口像洋人一樣飾有金色條紋。褲子不見褲縫，褲初處露出縫線，看上去不見精神。尤其水兵的服裝，穿著淺藍色的斜紋布裝，幾乎無異於普通的支那人。只是在草帽和上衣上縫有艦名，才看出他是一個水兵。」
日本記者的觀察只停留在表面，有經驗的日本軍官則看出了北洋艦隊的缺陷：大炮沒有擦乾淨，並且像洗衣坊一樣晾曬衣服，這說明北洋艦隊在軍械保養以及軍紀方面存在著嚴重的問題。
「同行觀艦者皆捲舌而驚恐不安」
日本方面對清政府北洋艦隊的到來竭盡禮儀之能事，所到之處或禮炮致禮，或夾道迎接，在各種場合都表現得「禮意其隆」，希圖以此表達對華的親善之意。7月9日，日本方面還特地安排了天皇在東京接見了丁汝昌和北洋各艦管帶，禮儀非常隆重。7月10日，日本外相夏本武揚在東京小石川的後花園舉辦遊園會，招待北洋艦隊將領。日本海軍方面也以招待會的形式招待北洋官兵，特別是日本海軍大臣樺山資紀專門舉行了歡迎宴會，招待中國海軍將領。
而清政府也表現出禮儀之邦的風範，作了必要的答謝，並對兩國日增之友誼感到十分「欣悅」。7月16日，丁汝昌在泊於橫濱港內的定遠旗艦上舉行招待會，邀請了包括國會議員和記者在內的日本各界人士出席。通過這一活動，北洋艦隊在禮貌地答謝日方接待的同時，再次向日本人炫耀了它的威容。
對日本來說，這又是一次很深的刺激。日本朝野人士參觀完日本暫缺的7000噸級定遠、鎮遠艦後，普遍感到羞慚。這兩艘軍艦鐵甲之厚、炮火之強，極大震懾了日本人，誘發了日本國內的驚恐情緒。曾登上定遠艦參觀的日本法制局長宮尾崎三郎，事後記述道：「定遠號放出小艇迎接，丁（汝昌）、李（經方）兩人在艦門迎接來賓，一一握手。隨即由嚮導帶領巡視艦內上下各室。巨炮4門，直徑1尺，長25尺，當時我國所未有……艦內清潔，不亞於歐洲。中午12時進午餐，下午1時半離艦辭別。此時，鳴禮炮21響送行登陸。同行觀艦者數人，回京火車途中談論，謂中國畢竟已成大國，竟已裝備如此優勢之艦隊，定將雄飛東洋海面。反觀我國，僅有三四艘三四千噸級之巡洋艦，無法與彼相比。同行觀艦者皆捲舌而驚恐不安。」
這件事對日本當局刺激不小。日本輿論也大力渲染日本國內「對強大的中國的艦隊的威力感到恐怖」的社會心態，如福澤諭吉在《時事新報》上感歎道：「艦體巨大、機器完備、士兵熟練，值得一觀之處頗多。」北洋艦隊在橫濱港停留了約兩個星期後，丁汝昌率艦隊前往長崎訪問。8月4日離開日本回國，8月11日返抵威海。至此，歷時40餘天的北洋艦隊訪日計劃全部完成。
裝備一流的艦隊如強弩之末，二流艦隊日趨強盛
與上次不同的是，此次出訪者對日本近年來海軍的快速發展深感吃驚。海軍右翼總兵劉步蟾力陳中國海軍戰鬥力不如日本海軍完善，因此北洋海軍添船換炮已刻不容緩。而丁汝昌則認為，中國海軍規模相比日本而言具有一定的優勢，但也存在問題。主要是以前所購置的艦船經歷多年已有不少落伍，機器也有些運轉不靈，同日本新式快船相距已為遙遠，且快炮未備，一旦有事恐難支撐。為此，他請示增購艦炮船隻以備防禦。
然而，北洋艦隊卻迎來了當頭一棒———清政府戶部以經費短缺為由，壓縮海軍經費，兩年內禁止北洋水師購買外洋槍炮、船隻和器械，連補充裝備的費用都不撥給。北洋水師官兵聽到消息後，紛紛向提督丁汝昌建議，請清政府收回成命。丁汝昌雖然把官兵意見匯報給李鴻章，但也無濟於事。在後來的若干年內，北洋水師並沒有多大改觀，中國海軍發展進入了停滯狀態，在力量上與初建時並無多大變化。
相比之下，日本則是另一番景象。一方面，北洋艦隊對日本朝野產生了巨大震動。北洋艦隊的規模巨大、整齊劃一和「強壯武勇」的外觀給日本人留下了難以忘懷的印象，使日本看到了北洋水師的實力。另一方面，北洋艦隊訪日，又給已把中國作為頭號假想敵的日本政壇和軍界以極大的刺激，認為必須加速日本的海軍投入，把建設一支足以對付北洋水師的海軍作為其「最高命令」。
深受刺激的日本隨之掀起了超常加速擴充其海軍軍備的高潮。就在日本天皇接見北洋海軍管帶的前一天，松方內閣提出了5860萬元的海軍支出方案，計劃在9年內建造1萬噸級的鐵甲艦4艘和巡洋艦6艘，獲得了國會的通過。1892年，日本新上台的伊籐內閣公佈了建造10萬噸軍艦的計劃，該計劃在天皇的裁決下很快得以落實。1893年，日本天皇又發佈敕諭：決定在其後6年中再從內帑中每年撥出30萬日元，並從文武官員的薪金中抽出1/10作為造艦費繳納國庫。
到這一年，知恥後勇的日本海軍已初具規模，共有各種軍艦55艘，彈藥儲備超出了一次對華戰爭的可能消耗掉的數量，迅速發展成為一支可以和北洋水師相抗衡的遠東海軍力量。
在激烈的海軍競爭中，一邊是裝備一流的艦隊但卻如強弩之末，而另一邊雖為二流艦隊卻日趨強盛。中日兩國海軍之間的差距日漸縮小，中國在前些年裡所積成的海軍發展優勢，基本上被窮追不捨的日本海軍拉平了。1894年，號稱「亞洲第一艦隊」的北洋水師在與日本聯合艦隊的正面較量中首敗於豐島海戰，再敗於黃海海戰，三敗於威海衛而全軍覆沒的結果便可想而知了。