1885年定远号和镇远号交付北洋水师使用，二舰当时堪称“亚洲第一巨舰”。
二舰长94.5米，宽18米，吃水6米，正常排水量7335吨或7430吨，满载排水量7670吨，动力为两部水平式三汽缸往复式蒸汽机、8座圆式燃煤锅炉，功率6200，航速14.5节（“镇远”为7200马力，航速：15.4节），续航能力4500海里/10节，配有照度为8千支烛光与2万支烛光的探照灯各一具，由3台发电机（“镇远”为2台发电机）提供70千瓦的电力。装甲总重为1461吨，铁甲堡水线上装甲厚14英寸（365mm），水线下装甲厚12英寸（305mm），305炮座装甲厚304mm，炮盾厚15mm，司令塔装甲厚203mm，煤柜载煤量700吨，最大载煤量1000吨，编制329-363人，管带为总兵衔。

1894年8月1日，中日两国宣战。北洋舰队主力在丁汝昌率领下从威海基地出发，寻找日本舰队决战。
1894年9月17日的黄海大战。海战中日本舰队旗舰“松岛”被“镇远”舰主炮命中，引发大火而丧失战斗力，被迫退出战场。但由于北洋水师是突然遇敌，准备不足，“定远”、“镇远”弹药匮乏，在海战中未能充分发挥战斗力。
激烈了5个多小时黄海海战又叫大东沟海战----海战史上铁甲舰队的首次决战虽然胜利，缺付出了极大的代价：
战斗力最弱的超勇、扬威号先后战沉。
致远号为了给定远号争取灭火时间出列掩护定远受到重创，在舰体倾斜，行将沉没的情况下毅然在舰长邓世昌的指挥下开足马力撞向正好从其舰首驶过的日舰吉野，不幸被击中舰首鱼雷舱造成大爆炸沉没。
经远号以一舰抵抗日本战斗力最强的第一游击队四艘战舰长达一个小时后倾覆沉没（对这两艘英勇的战舰，日军方面也给予很高的评价和敬意，对经远号的评价为：“敌军终未升起降旗，一直奋战，死而后已，当可瞑目海底”）。靖远和来远重伤驶往浅水区紧急修理暂时离开主战场，济远和广甲号逃离战场，整个战场只有定远级两艘战舰抵抗日本整个联合舰队的攻击，两艘战舰一共被命中近三百八十发炮弹，但是广大将士毫不畏惧，奋勇战斗。以至于一个腹部受伤的日本三等水兵三浦虎次郎通过舰体的破口看到浓浓硝烟中还在奋战的定远号后发出了日后传诵久远的惊叹：定远怎么还打不沉啊？

大东沟海战后，北洋水师退守威海卫军港，在后来威海保卫战中，定远舰不幸被日军鱼雷艇偷袭成重伤搁浅，定远舰只能充当浮动炮台，同时被击沉的还有装甲巡洋舰来远号和北洋水师练习舰威远号，在被偷袭后，定远舰用舰艉150毫米克虏伯副炮还击，击毁了日军前来偷袭的“第九号”鱼雷艇，这也是甲午海战中唯一被北洋水师击沉的日军军舰。最后丁汝昌下令由北洋水师自行炸毁定远舰，以免资敌，最终定远舰的残骸被攻占了威海卫的日军拆卸带回日本。在福冈有一座“定远馆”，是用定远舰的遗物建成的，这也是定远舰现存遗物最多、最集中的地方。
另外，在佐世保海军公墓中保存有一枚定远舰305毫米主炮的炮弹。而定远舰的同级姊妹舰镇远舰于1894年11月14日进港时不慎触礁受伤，又由于旅顺船坞被日军攻占而无处修理，已不可能出海作战，管带林泰曾因此引咎自杀 。镇远舰之后在刘公岛被原先的大副后来的管带杨用霖修复好，于1895年2月17日被日军缴获，屈辱地编入了日本海军。