日露戦争終結直後の1905年9月11日に、佐世保港内で後部弾薬庫の爆発事故のため沈没した。この事故では339名の死者を出した。弾薬庫前で、当時水兵間で流行っていた「信号用アルコールに火をつけた後、吹き消して臭いを飛ばして飲む」悪戯の最中に、誤って火のついた洗面器を引っくり返したのが原因とする説もある。なお、この爆発沈没事故は秋山真之が宗教研究に没頭する一因ともなったとされる。10月23日の海軍凱旋式は戦艦敷島が三笠に代わって旗艦となった。
三笠は予備艦とされ、1906年8月8日浮揚、佐世保工廠で修理され1908年4月24日第1艦隊旗艦として現役に戻った。