1-я японская армия генерала Т. Куроки высадилась на Корейском полуострове, захватила Пхеньян и вышла на пограничную реку Ялу, где в ходе ожесточенных приграничных боев противник прорвал оборону Восточного отряда генерала М.И. Засулича и в мае 1904 г. вышел к Фынхуанчэню. Одновременно с этим в районе города Бицзыво на Ляодунский полуостров высадилась 2-я японская армия генерала Я. Оку, которая стала стремительно продвигаться к Порт-Артуру. В начале мая 1904 г. противник штурмом овладел стратегически важным Кинджоуским оборонительным перешейком и вступил на территорию Квантунского укрепрайона, начав бои на дальних подступах к Порт-Артуру.
После завершения первого этапа наступательной операции японское командование провело перегруппировку своих войск: для захвата Порт-Артура на Квантунский полуостров была переброшена 3-я армия генерала М. Ноги, а для продвижения вглубь Маньчжурии, где находились основные силы сухопутной армии генерала А.Н. Куропаткина, была создана мощная группировка войск в составе трех японских армий.
Между главкомом Е.И. Алексеевым и командующим Маньчжурской армией генералом А.Н. Куропаткиным возникли серьезные разногласия относительно плана дальнейших действий. Первый, опасаясь потери флота, потребовал нанести удар в направлении Порт-Артура, а второй, ссылаясь на нехватку войск, настаивал на дальнейшем отступлении к Ляояну. После того, как из Петербурга последовал приказ не дать противнику овладеть Порт-Артуром, А.Н. Куропаткин послал на помощь осажденным войскам Сибирский корпус генерала Г.К. Штакельберга, который в июне 1904 г. был разбит в сражении у Вафаньгоу. После этих событий адмирал Е. Алексеев приказал вице-адмиралу В.К. Витгефту вывести Тихоокеанскую эскадру во Владивосток. Эти попытки не увенчались успехом, а сам адмирал В.К. Витгефт при очередной бомбардировке Порт-Артура трагически погиб.
В начале августа 1904 г. основные силы сторон сконцентрировались на юге Маньчжурии, где в ходе ожесточенного Ляоянского сражения (11―21 августа 1904 г.) японская армия, потеряв убитыми 24 тысячи солдат и офицеров, была разгромлена и отброшена на исходные позиции. Генерал А.Н. Куропаткин, опасаясь флангового удара со стороны противника, не решился развить успех и отдал приказ об отступлении к Мукдену.
Новое крупное сухопутное сражение состоялось 22 сентября — 4 октября 1904 г. на реке Шахэ. На сей раз русская армия, обладавшая значительным перевесом сил (210 тысяч штыков и сабель и 755 орудий), первой начала наступление против противника, у которого было 170 тысяч штыков и сабель и 640 орудий. Однако она так и не смогла добиться успеха, и из-за пассивной позиции генерала А.Н. Куропаткина сражение вновь закончилось безрезультатно.
К началу октября 1904 г. на маньчжурском участке фронта образовался так называемый «позиционный фронт» и началось знаменитое «шахейское сидение», которое продолжалось более трех месяцев. За свои сомнительные достижения в стратегии генерал А.Н. Куропаткин получил повышение и был назначен главкомом русских войск на Дальнем Востоке, а адмирал Е.И. Алексеев был отозван в Петербург.
Захватив Квантунский укрепрайон, противник приступил к решающей операции по овладению Порт-Артуром, где возникло фактическое двоевластие: официально комендантом крепости являлся генерал-лейтенант К.Н. Смирнов, но реальным хозяином положения оказался бывший начальник Квантунского укрепрайона генерал-лейтенант А.М. Стессель, который так и не выполнил приказ прежнего главкома Е.И. Алексеева о своем переподчинении начальнику порт-артурского гарнизона. Кроме того, А.М. Стессель находился в «контрах» с генерал-майором Р.И. Кондратенко, который, являясь командующим сухопутными войсками крепости, возглавил всю оборону Порт-Артура.
54-тысячному гарнизону крепости противостояла почти 200-тысячная группировка противника, которая в августе ― декабре 1904 г. предприняла шесть штурмов Порт-Артура. Во время последнего штурма крепости и трагической гибели генерала Р.И. Кондратенко, А.М. Стессель собрал военный совет для обсуждения плана дальнейших действий. И хотя большинство его членов высказались за дальнейшую оборону крепости, 20 декабря 1904 г. генералы А.М. Стессель и А.В. Фок подписали акт капитуляции и сдали крепость неприятелю. Эта победа досталась японским войскам огромной ценой: их потери за весь период осады крепости составили более 110 тысяч штыков и сабель и 15 боевых кораблей, но, безусловно, падение Порт-Артура стало рубежным событием всей войны.
Следующий 1905 г. ознаменовался двумя крупнейшими битвами всей мировой военной истории: Мукденским сухопутным сражением и Цусимским морским сражением.
К январю 1905 г. в районе Мукдена было сосредоточено три русских армии: 1-я армия генерала Н.П. Линевича, 2-я армия генерала О.К. Гриппенберга и 3-я армия генерала А.В. Каульбарса. Общая численность русских войск составляла более 290 тысяч штыков и сабель и почти 1400 артиллерийских орудий. Противник тоже стянул к предстоящему театру военных действий значительные силы: 1-ю армию генерала Т. Куроки, 2-ю армию генерала Я. Оку, 3-ю армию генерала М. Ноги, 4-ю армию генерала М. Нодзу и 5-ю армию генерала К. Кавамуры. Таким образом, общая численность неприятельских войск на этом направлении составила 210 тысяч штыков и сабель при 600 артиллерийских орудиях.
Мукденское сражение (5―24 февраля 1905 г.) началось мощным наступлением 1-й и 5-й японских армий на позиции 1-й армии генерала Н.П. Линевича, которая занимала весь левый фланг русской обороны. Это был отвлекающий маневр противника, который основными силами 3-й армии ударил по правому флангу русской обороны, где располагалась 2-я армия генерала А.В. Кульбарса. Отразив в тяжелых позиционных боях наступление японцев, 20 февраля 1905 г. войска 2-й армии перешли в контрнаступление, но оно не принесло желаемых результатов. Тем временем неприятель прорвал оборону 1-й армии и создал реальную угрозу ее окружения восточнее Мукдена. 24 февраля войска генерала Н.П. Линевича сумели вырваться из «мукденского мешка» и отошли севернее Мукдена к Сыпингайским оборонительным позициям.