Když se císařská japonská armáda (IJA) vylodila na poloostrově Liaodong, japonský generál Ōyama Iwao rozdělil své síly.3. armáda IJA pod velením generálporučíka Nogi Maresuke byla přidělena k útoku na ruskou námořní základnu v Port Arthur na jihu, zatímco 1. armáda IJA, 2. armáda IJA a 4. armáda IJA se sbíhají k městu Liaoyang.Ruský generál Alexej Kuropatkin plánoval čelit japonskému postupu sérií plánovaných stažení, zamýšlených k obchodu s územím po dobu nezbytně nutnou, aby z Ruska dorazilo dostatečné množství rezerv, které mu poskytly rozhodující početní převahu nad Japonci.Tato strategie však nebyla nakloněna ruskému místokráli Jevgeniji Ivanoviči Aleksejevovi, který prosazoval agresivnější postoj a rychlé vítězství nad Japonskem.Obě strany považovaly Liaoyang za místo vhodné pro rozhodující bitvu, která by rozhodla o výsledku války.Bitva začala 25. srpna japonským dělostřeleckým přepadem, po kterém následoval postup japonské císařské gardové divize pod velením generálporučíka Hasegawy Jošimichiho proti pravému křídlu 3. sibiřského armádního sboru.Útok byl poražen Rusy pod velením generála Bilderlinga z velké části díky vyšší váze ruského dělostřelectva a Japonci si vyžádali přes tisíc obětí.V noci 25. srpna se 2. divize IJA a 12. divize IJA pod vedením generálmajora Matsunaga Masatoshiho střetly s 10. sibiřským armádním sborem východně od Liao-jangu.Prudké noční boje nastaly kolem svahů hory zvané „Peikou“, která padla do rukou Japonců večer 26. srpna.Kuropatin nařídil ústup pod rouškou hustého deště a mlhy do nejvzdálenější obranné linie obklopující Liaoyang, kterou posílil svými zálohami.Také 26. srpna byl postup 2. armády IJA a 4. armády IJA zastaven ruským generálem Zarubajevem před nejvzdálenější obrannou linií na jihu.27. srpna však, k velkému překvapení Japonců a zděšení svých velitelů, Kuropatkin nenařídil protiútok, ale místo toho nařídil opustit vnější obranný perimetr a všechny ruské síly by se měly stáhnout zpět na druhou obrannou linii. .Tato linie byla přibližně 7 mil (11 km) jižně od Liaoyang a zahrnovala několik malých kopců, které byly silně opevněny, zejména 210 metrů vysoký kopec známý Rusům jako „Cairn Hill“.Kratší linie byly pro Rusy snazší bránit, ale hrály roli v Ōyamových plánech obklíčit a zničit ruskou mandžuskou armádu.Ójama nařídil Kurokimu na sever, kde přerušil železniční trať a ruskou únikovou cestu, zatímco Oku a Nozu dostali rozkaz připravit se na přímý čelní útok na jih.Další fáze bitvy začala 30. srpna obnovenou japonskou ofenzívou na všech frontách.Nicméně, opět kvůli lepšímu dělostřelectvu a jejich rozsáhlému opevnění, Rusové odrazili útoky 30. srpna a 31. srpna, způsobili značné ztráty Japoncům.Opět ke zděšení jeho generálů Kuropatkin nepovolil protiútok.Kuropatkin nadále nadhodnocoval velikost útočících sil a nesouhlasil s nasazením svých záložních sil do bitvy.1. září japonská 2. armáda dobyla Cairn Hill a přibližně polovina japonské 1. armády překročila řeku Taitzu asi osm mil východně od ruských linií.Kuropatkin se pak rozhodl opustit svou silnou obrannou linii a spořádaně ustoupil do nejvnitřnější ze tří obranných linií obklopujících Liaoyang.To umožnilo japonským silám postoupit do pozice, kde byly na dostřel, aby ostřelovaly město, včetně jeho klíčové železniční stanice.To přimělo Kuropatkina, aby konečně povolil protiútok, s cílem zničit japonské síly přes řeku Taitzu a zajistit kopec známý Japoncům jako „Manjuyama“, na východ od města.Kuroki měl pouze dvě kompletní divize na východ od města a Kuropatkin se rozhodl proti němu zapojit celý 1. sibiřský armádní sbor a 10. sibiřský armádní sbor a třináct praporů pod velením generálmajora NV Orlova (ekvivalent pěti divizí).Posel vyslaný Kuropatkinem s rozkazy se však ztratil a Orlovovi muži v přesile při pohledu na japonské divize zpanikařili.Mezitím dorazil 2. září odpoledne 1. sibiřský armádní sbor pod velením generála Georgije Stackelberga, vyčerpaný dlouhým pochodem bahnem a přívalovými dešti.Když Stackelberg požádal generála Miščenka o pomoc od dvou brigád jeho kozáků, Miščenko tvrdil, že má rozkaz jít jinam, a opustil ho.Noční útok japonských sil na Mandžujamu byl zpočátku úspěšný, ale ve zmatku na sebe střílely tři ruské pluky a ráno byl kopec zpět v japonských rukou.Mezitím 3. září dostal Kuropatkin hlášení od generála Zarubajeva z vnitřní obranné linie, že mu dochází munice.Po této zprávě rychle následovala zpráva Stackelberga, že jeho jednotky jsou příliš unavené na to, aby pokračovaly v protiútoku.Když dorazila zpráva, že japonská první armáda je připravena odříznout Liaoyang od severu, Kuropatkin se poté rozhodl opustit město a přeskupit se v Mukdenu o dalších 65 kilometrů (40 mil) na sever.Ústup začal 3. září a byl dokončen 10. září.