1.8万海里远道东征的这支庞大的俄国舰队，由于受到以逸待劳的日本联合舰队的攻击，总计38艘军舰中有19艘被击沉，5艘被俘，11艘逃往中国而被解除武装，只有巡洋舰、驱逐舰、运输舰各一艘逃到海参崴波罗的海舰队司令罗日杰斯特文斯基以及6000人被俘，4000人葬身海底，而日本联合舰队只损失3艘鱼雷艇，获得了压倒性的胜利。
高野五十六在27日傍晚受伤。由于“日进”号是第1战队的旗舰，遭到俄舰队炮火的集中攻击。担任舰长传令兵的高野五十六站在舰桥上担任记录。此时舰上已有人死伤。当27日白天的战斗快要结束的时候，“日进”号突然被俄国人的炮弹击中。高野五十六后来这样写道：“轰隆一声巨响，剩下来的8英寸口径舰首左炮被俄国人的重炮击中。舰上顿时硝烟弥漫，遮住了战舰的前半部分。一股巨浪猛烈袭来，我不觉踉跄几步，左手手指嚓的一下折断两根，只连着一点皮。挂在脖子上的记录板也不翼而飞了。同时左腿也被弹片削去巴掌大的一块肉，鲜血染红了甲板。”此役，“日进”号死伤人数近100名，而高野五十六也在其中，实现了自己为天皇效忠的理想。
随着日本海战的结束，日俄战争以俄国的惨败而告结束。1905年6月9日，美国向日俄两国政府提议媾和。在美国的斡旋下，经过双方一番激烈的讨价还价，最后签订了《朴茨茅斯和约》。日本完全达到了对俄作战目的，正如当时的美国总统西奥多·罗斯福所说：“日本取得了令人惊异的胜利，获得了显著的成果。日本获得了满洲及韩国的驾驭权，得到了旅大和库页岛南部，又因为击败俄国的海军而自然地拥有强大的海军力量，在太平洋内除英国之外，造成了任何国家也难以匹敌的优势。”日俄战后，日本海军的发展跃上了一个新的台阶，开始向拥有“八八舰队”的大海军发展。
如同日俄战争对日本海军的发展起了强刺激作用一样，日本海大海战也使高野五十六这个刚开始其一生血火历程的少尉赢得了其在海军发展中所需要的“资历”，实现了自己多年为天皇献身的理想。为表彰高野五十六作战勇敢，1906年4月豆日，天皇授予他六等功勋旭日章，并颁发奖金350日元。这段经历对他是如此重要，以致其在后来曾专门撰文写道：“我从海军军官学校毕业不久就碰上了日俄战争，作为一名海军士官，能够获得实战经验实在是幸运的。当时我受命在三须中将阁下乘坐的第1战队旗舰‘日进号’担任舰长的传令兵，在前舰桥写战斗报告是我的任务。怎么也无法忘记，在敌舰队投降的前一天，即明治37年（1905年）5月27日，以国运相赌的大决战在日本海开始了。有不少战友受伤。就在那一天，一发炮弹飞来，被击中的舰桥碎片打伤了我的左腿，并夺去了左手二指。在那一刹那间，我没有感到丝毫不安，只想到人在其岗位上应尽自己最大的努力。从那之后，虽然经过了30年的岁月，但这一信念一直未变。”正是这一信念支配着他一步步忠实地执行了日本军国主义对外扩张的计划，并在这一过程中得以步步高升。
日俄战争两年后，高野五十六升任中尉，再过两年，升任大尉，成为训练舰队宗谷分队的指导官，负责来舰上进行远洋实习的少尉候补生的业务指导。随舰远航到中国的珠江口和广州湾一带，并到过北美、澳大利亚。其时“宗谷”舰舰长是铃木贯太郎。铃木也毕业于江田岛海军兵学校，曾参加过侵略中国的甲午战争，后升任大将，并担任过日本海军中最高荣誉地位的海军军令部部长和内阁大臣。高野五十六由于和野村贞少将的关系，与铃木相处融洽。野村贞是高野五十六的堂兄，在明治年间是唯一一位长冈出身的海军舰长。在侵略中国的甲午战争中，因其指挥的“高千穗”号战舰战功突出，与“浪速”号的东乡平八郎并称“日本海军之双壁”，对后来日本海军军官影响颇大。铃木作为少尉候补生实习航海时，曾得到野村贞的指导，因而对野村贞非常尊敬。据铃木的回忆，此时的高野五十六最引人注目的是其深思熟虑而果敢行动的性格。平常沉默寡言，认真指导候补生，默默地履行分队长的职务。在指导官开会时也很少发言，但一旦开口，即观点明确，坚持己见，每每都不得不采用其意见。
转年，即1910年12月1日，高野五十六被海军大学录取为乙种学生。在第一次世界大战爆发的1914年，他再次来到海军大学，被录取为甲种学生。
海军大学创立于1888年，是一所主要培养日本将校级军官的高等学校。学生最初分为甲乙丙3种，甲种主要是大尉，修舰炮。水雷、航海等高等学科，乙种主要是校官或大尉，可选修任意学科，丙种主要是少尉。前两类学生学习期限是1年，后者为半年。1890年进一步修改条例，学生种类改为将校科甲种学生。将校科乙种学生、机关科学生和选科学生。将校科甲种学生是有2年以上海上经历，且身体健康、业务成绩优异、富于敏锐的判断力、将来有充分发展才能，经所属长官推荐的海军大尉。将校科乙种学生是有海上经历1年以上者，主要学习舰炮、水雷和航海。高野五十