入水并以极高的航速奔向目标。
此时的“出云”号上几乎所有人都在熟睡之中。第一发鱼雷命中后发出的沉闷爆炸声并未引起舰上官兵的注意。凌晨 1点，右舷再次传出爆炸声，但并未发生火灾，大部分人在未觉察到异样后继续睡觉。在“飞鱼9”号潜艇上，肖永林和艇员们认为击中了“出云”号， 于是肖永林下令快速转向 180 度，瞄准了另外一艘日本军舰（即“八云”号），用另外两枚鱼雷发shè管再次发shè了鱼雷，但没有命中。
通常在这种情况下，作为一名艇长，他应该该考虑立即撤退了，因为对方马上就会拉响警报展开搜索。但这一次杨朔铭选对了人——肖永林命令潜艇再次转向并将艇首的鱼雷发shè管迅速装填完毕，鱼雷再次瞄准“八云”号的舰体中部，发shè了出去。
凌晨 1 点分，所有4发鱼雷全部准确命中目标并引爆，鱼雷的爆炸终于撕破了 近万吨的“出云”号和“八云”号装甲巡洋舰的巨大舰体，海面上顿时烈焰冲天，浓烟滚滚，“出云”号装甲巡洋舰在不到分钟的时间里即告沉没，舰上包括舰长在内的 21名军官和 629 人丧生，只有 22人生还。肖永林在潜望镜里注视着“出云”号的沉没，下令保持安静并迅速撤离。由于担心日本人的追击，肖永林没有进行丝毫停留，因而没有顾得上观看第三次攻击的战果。事实上此时根本没有追兵，日本人几乎没有意识到这艘中国潜艇的存在。而“八云”号和“出云”号一样，也被两枚鱼雷同时击中，在剧烈的爆炸声中粉身碎骨，舰上官兵无一生还。；
此时的海cháo方向突然改变了，撤离佐世保湾变得困难重重。凌晨 1 点分，“飞鱼9”号潜艇沿着原路返回海峡。肖永林向艇员宣布战果：击沉一艘大型装甲巡洋舰，重创另一艘。肖永林此时并不知道，中国潜艇在此次战争期间击沉的日本各类舰船中，“出云”号的吨位排名第一，这也是仅有的两艘被华军潜艇击沉的日本帝国海军装甲巡洋舰。
2 时25 分，“飞鱼9”号重新进入濑户内海。而过了不久，尽管日本人严密封锁了消息，英国人的报纸还是宣布佐世保港遭到了袭击。 1921 年 7 月 1 日的英国《泰晤士报》作出了如下报导：
“根据本报记者最新消息以及今天早间的报道，日本海军‘出云’号装甲巡洋舰和‘八云’号装甲巡洋舰在佐世保港被击沉，相信这是中国潜艇所为…… 日本方面同时还宣称：入侵者——中国潜艇已被击沉，这显然是个笑话，因为根据中国方面的报导，那艘潜艇已经平安返航……”
在返航途中，“飞鱼9” 号的艇员们在潜艇的舱壁上画上了两艘军舰的轮廓并在上面标上了日本的国旗。这是潜艇战绩的特殊标记，而艇员们都相信，以后这样的标记会越来越多。
“飞鱼9”号潜艇重新抵达天津大沽港后。魏永浩中将和一些海军将领已经在码头上等候。艇员们登岸后，魏永浩为所有的人都亲自颁发了白鹰勋章，肖永林也被授予一等嘉禾勋章，在码头上，“飞鱼9”号的艇员们得到了当地群众英雄般的欢迎，当天下午所有艇员都乘坐专机飞往北京，并得到了代理大总统徐世昌的亲自接见。徐世昌亲自为肖永林佩戴上嘉禾勋章，并称赞这次奇袭佐世保港的作战行动的成功是“中国海军潜艇部队作战历史上最为引以自豪的战绩”。魏永浩不失时机地向徐世昌提出了扩大潜艇生产的建议。徐世昌尽管仍存有疑虑，但最终还是答应了他的要求，并向杨朔铭发信询问。当天晚上，“飞鱼9”号潜艇的全体艇员都在总统府出席盛宴。
尽管在开战初期，中国潜艇在太平洋上并没有取得骄人的战绩，但偷袭佐世保港并击沉“出云”号和“八云”号的胜利，使中国最高统帅部意识到了潜艇的巨大作用，逐渐开