
Bitva o Mukden začala 20. února 1905. V následujících dnech japonské síly zaútočily na pravé a levé křídlo ruských sil obklopujících Mukden, podél 80 km dlouhé fronty. Do bojů se zapojilo přibližně půl milionu mužů. Obě strany byly dobře opevněny a byly podporovány stovkami děl. Po dnech krutých bojů přiměl zvýšený tlak z boků oba konce ruské obranné linie zahnout dozadu. Když Rusové viděli, že se chystají být obklíčeni, zahájili všeobecný ústup, bojovali s řadou zuřivých zadních vojů, které se brzy zhoršily ve zmatku a kolapsu ruských sil. Dne 10. března 1905, po třech týdnech bojů, se generál Kuropatkin rozhodl stáhnout na sever od Mukdenu. Rusové utrpěli v bitvě odhadem 90 000 obětí.
Formace ustupující ruské mandžuské armády se rozpadly jako bojové jednotky, ale Japoncům se je nepodařilo úplně zničit. Japonci sami utrpěli těžké ztráty a nebyli schopni je pronásledovat. Ačkoli bitva u Mukden byla pro Rusy velkou porážkou a byla tou nejrozhodnější pozemní bitvou, kterou kdy Japonci svedli, konečné vítězství stále záviselo na námořnictvu.