27 maja 1905 doszło do bitwy pod Cuszimą. „Admirał Nachimow” szedł jako ósmy, ostatni okręt w kolumnie sił głównych. Początkowo nie był ostrzeliwany, pod koniec dnia był trafiony ok. 30 razy, głównie przez japońskie krążowniki pancerne. Zginęło na nim 25 ludzi, raniono 51, uszkodzeniu uległy nadbudówki i część dział, lecz okręt zachował zdolności bojowe. „Nachimow” jedynie trzema pociskami 203 mm uszkodził lekko krążownik pancerny (nie wiadomo, czy uzyskał trafienia z dział 152 mm). Podczas nocnej próby przebicia się ocalałych sił rosyjskich, „Nachimow” ponownie szedł ostatni. Podczas ataków japońskich torpedowców i niszczycieli, był widoczny z powodu zapalania reflektorów i między 21.30 a 22.00 został trafiony torpedą z nieustalonego okrętu w część dziobową z prawej burty. Mimo walki o utrzymanie okrętu na wodzie, okręt był zalewany wodą i rano został opuszczony przez załogę w pobliżu wyspy Cuszima. 523 członków załogi zostało podjętych przez japoński krążownik pomocniczy „Sado Maru”, którego ekipa pryzowa zawiesiła na tonącym „Nachimowie” banderę japońską. Dalszych 101 członków załogi uratowało się na szalupach, po czym również dostali się do niewoli, a 18 osób zginęło podczas ewakuacji. Po odpłynięciu „Sado Maru”, w celu przechwycenia storpedowanego krążownika , dowódca A.