Da den kejserlige japanske hær (IJA) landede på Liaodong-halvøen, delte den japanske general Ōyama Iwao sine styrker.IJA 3. armé under generalløjtnant Nogi Maresuke fik til opgave at angribe den russiske flådebase ved Port Arthur mod syd, mens IJA 1. armé, IJA 2. armé og IJA 4. armé ville konvergere mod byen Liaoyang.Den russiske general Aleksey Kuropatkin planlagde at imødegå den japanske fremrykning med en række planlagte tilbagetrækninger, beregnet på at handle territorium i den tid, der var nødvendig for, at der kunne ankomme tilstrækkelige reserver fra Rusland til at give ham en afgørende numerisk fordel i forhold til japanerne.Denne strategi var dog ikke i favør af den russiske vicekonge Yevgeni Ivanovich Alekseyev, som pressede på for en mere aggressiv holdning og hurtig sejr over Japan.Begge sider betragtede Liaoyang som et sted, der var egnet til et afgørende slag, som ville afgøre krigens udfald.Slaget begyndte den 25. august med en japansk artilleri-spærreild, efterfulgt af fremrykning af den japanske kejserlige gardedivision under generalløjtnant Hasegawa Yoshimichi mod højre flanke af det 3. sibiriske armékorps.Angrebet blev besejret af russerne under general Bilderling, hovedsageligt på grund af det russiske artilleris overlegne vægt, og japanerne overtog tusinde ofre.Natten til den 25. august engagerede IJA 2. division og IJA 12. division under generalmajor Matsunaga Masatoshi det 10. sibiriske armékorps øst for Liaoyang.Hårde nattekampe fandt sted omkring skråningerne af et bjerg kaldet "Peikou", som faldt til japanerne om aftenen den 26. august.Kuropatin beordrede et tilbagetog under dække af kraftig regn og tåge til den yderste forsvarslinje omkring Liaoyang, som han havde forstærket med sine reserver.Også den 26. august blev fremrykningen af ​​IJA 2. armé og IJA 4. armé stoppet den russiske general Zarubaev før den yderste forsvarslinje mod syd.Men den 27. august beordrede Kuropatkin, til japanernes store overraskelse og hans befalingsmænds bestyrtelse, ikke et modangreb, men beordrede i stedet, at den ydre forsvarsperimeter skulle opgives, og at alle russiske styrker skulle trække sig tilbage til den anden forsvarslinje .Denne linje var cirka 7 miles (11 km) syd for Liaoyang og omfattede flere små bakker, som var blevet stærkt befæstet, især en 210 meter høj bakke kendt af russerne som "Cairn Hill".De kortere linjer var lettere for russerne at forsvare, men spillede ind i Ōyamas planer om at omringe og ødelægge den russiske manchuriske hær.Ōyama beordrede Kuroki mod nord, hvor han afbrød jernbanelinjen og den russiske flugtvej, mens Oku og Nozu blev beordret til at forberede sig på et direkte frontalangreb mod syd.Den næste fase af slaget begyndte den 30. august med en fornyet japansk offensiv på alle fronter.Men igen på grund af overlegent artilleri og deres omfattende befæstninger slog russerne angrebene tilbage den 30. august og 31. august, hvilket forårsagede betydelige tab for japanerne.Igen til sine generalers bestyrtelse ville Kuropatkin ikke tillade et modangreb.Kuropatkin fortsatte med at overvurdere størrelsen af ​​de angribende styrker og ville ikke gå med til at forpligte sine reservestyrker til kampen.Den 1. september havde den japanske 2. armé indtaget Cairn Hill og cirka halvdelen af ​​den japanske 1. armé havde krydset Taitzu-floden omkring otte miles øst for de russiske linjer.Kuropatkin besluttede derefter at opgive sin stærke forsvarslinje og foretog et velordnet tilbagetog til den inderste af de tre defensive linjer, der omgav Liaoyang.Dette gjorde det muligt for de japanske styrker at rykke frem til en position, hvor de var inden for rækkevidde for at beskyde byen, inklusive dens afgørende jernbanestation.Dette fik Kuropatkin til endelig at tillade et modangreb med det formål at ødelægge de japanske styrker over Taitzu-floden og sikre en bakke kendt af japanerne som "Manjuyama", øst for byen.Kuroki havde kun to komplette divisioner øst for byen, og Kuropatkin besluttede at begå hele 1. sibiriske armékorps og 10. sibiriske armékorps og tretten bataljoner under generalmajor NV Orlov (svarende til fem divisioner) mod ham.Budbringeren, som Kuropatkin sendte med ordrer, gik imidlertid tabt, og Orlovs mænd i undertal gik i panik ved synet af de japanske divisioner.I mellemtiden ankom det 1. sibiriske armékorps under general Georgii Stackelberg om eftermiddagen den 2. september, udmattet af en lang march gennem mudderet og voldsomme regnskyl.Da Stackelberg bad general Mishchenko om assistance fra to brigader af hans kosakker, hævdede Mishchenko at have ordre til at gå andre steder hen og forlod ham.Japanske styrkers natangreb på Manjuyama var i begyndelsen vellykket, men i forvirringen skød tre russiske regimenter mod hinanden, og om morgenen var bakken tilbage i japanske hænder.I mellemtiden modtog Kuropatkin den 3. september en rapport fra general Zarubayev på den indre forsvarslinje om, at han manglede ammunition.Denne rapport blev hurtigt efterfulgt af en rapport fra Stackelberg om, at hans tropper var for trætte til at fortsætte modangrebet.Da der kom en rapport om, at den japanske første armé var klar til at afskære Liaoyang fra nord, besluttede Kuropatkin derefter at forlade byen og omgruppere ved Mukden yderligere 65 kilometer mod nord.Tilbagetoget begyndte den 3. september og blev afsluttet den 10. september.