Po bitvě u Liao-jangu na konci srpna se severní ruská síla, která mohla být schopna uvolnit Port Arthur, stáhla do Mukdenu (Šen-jangu). Generálmajor Anatoly Stessel, velitel posádky Port Arthur, věřil, že účel obrany města byl po zničení flotily ztracen. Obecně platí, že ruští obránci utrpěli neúměrné ztráty pokaždé, když Japonci zaútočili. Koncem prosince vybuchlo zejména několik velkých podzemních min, což vedlo k nákladnému zachycení několika dalších kusů obranné linie. Stessel se proto 2. ledna 1905 rozhodl vzdát se překvapeným japonským generálům. Své rozhodnutí učinil, aniž by se poradil s ostatními přítomnými vojenskými štáby nebo s carem a vojenským velením, z nichž všichni s rozhodnutím nesouhlasili. Stessel byl odsouzen stanným soudem v roce 1908 a odsouzen k smrti kvůli nekompetentní obraně a za neuposlechnutí rozkazů. Později byl omilostněn.