Kun Japanin keisarillinen armeija (IJA) laskeutui Liaodongin niemimaalle, japanilainen kenraali Ōyama Iwao jakoi joukkonsa.Kenraaliluutnantti Nogi Maresuken johtama IJA 3. armeija määrättiin hyökkäämään Venäjän laivastotukikohtaan Port Arthurissa etelässä, kun taas IJA 1. armeija, IJA 2. armeija ja IJA 4. armeija lähentyivät Liaoyangin kaupunkiin.Venäläinen kenraali Aleksei Kuropatkin aikoi vastustaa Japanin etenemistä useilla suunnitelluilla vetäytymistoimenpiteillä, joiden tarkoituksena oli käydä kauppaa alueella niin kauan kuin tarvitsi riittävästi reservejä saapuakseen Venäjältä antaakseen hänelle ratkaisevan numeerisen edun japanilaisiin nähden.Tämä strategia ei kuitenkaan suosinut Venäjän varakuningas Jevgeni Ivanovitš Aleksejeviä, joka halusi aggressiivisempaa asennetta ja nopeaa voittoa Japanista.Molemmat osapuolet pitivät Liaoyangia paikkana, joka soveltuu ratkaisevaan taisteluun, joka ratkaisee sodan lopputuloksen.Taistelu alkoi 25. elokuuta japanilaisen tykistötuloksen jälkeen, jota seurasi Japanin keisarillisen kaartin divisioonan eteneminen kenraaliluutnantti Hasegawa Yoshimichin johdolla 3. Siperian armeijajoukon oikeaa kylkeä vastaan.Venäläiset voittivat hyökkäyksen kenraali Bilderlingin johdolla suurelta osin venäläisten tykistöjen ylivoimaisen painon vuoksi ja japanilaiset ottivat yli tuhat uhria.Elokuun 25. päivän yönä kenraalimajuri Matsunaga Masatoshin johtama IJA 2.-divisioona ja IJA 12.-divisioona ottivat vastaan ​​10. Siperian armeijajoukon Liaoyangista itään.Kovia yötaisteluja käytiin "Peikou"-nimisen vuoren rinteillä, ja vuori putosi japanilaisille 26. elokuuta illalla.Kuropatin käski vetäytyä rankkasateen ja sumun suojassa Liaoyangia ympäröivälle uloimmalle puolustuslinjalle, jota hän oli vahvistanut reserveillä.Myös 26. elokuuta IJA 2. armeijan ja IJA 4. armeijan eteneminen pysäytettiin venäläisen kenraali Zarubajevin eteen ennen etelän ulointa puolustuslinjaa.Elokuun 27. päivänä, japanilaisten suureksi yllätykseksi ja komentajiensa hämmästykseksi, Kuropatkin ei kuitenkaan käskenyt vastahyökkäystä, vaan käski sen sijaan hylätä ulkopuolustuksen ja kaikkien Venäjän joukkojen vetäytyä takaisin toiselle puolustuslinjalle. .Tämä linja oli noin 11 kilometriä Liaoyangista etelään, ja se sisälsi useita pieniä kukkuloita, jotka oli vahvasti linnoitettu, joista merkittävin oli 210 metriä korkea kukkula, joka tunnettiin venäläisten nimellä "Cairn Hill".Lyhyemmät linjat olivat venäläisten helpompi puolustaa, mutta ne vaikuttivat Ōyaman suunnitelmiin ympäröidä ja tuhota Venäjän Mantsurian armeija.Ōyama määräsi Kurokin pohjoiseen, missä hän katkaisi rautatien ja Venäjän pakoreitin, kun taas Oku ja Nozu käskettiin valmistautumaan suoraan rintamahyökkäykseen etelään.Taistelun seuraava vaihe alkoi 30. elokuuta Japanin uudella hyökkäyksellä kaikilla rintamilla.Kuitenkin jälleen ylivoimaisen tykistön ja laajojen linnoitusten ansiosta venäläiset torjuivat hyökkäykset 30. elokuuta ja 31. elokuuta aiheuttaen japanilaisille huomattavia tappioita.Jälleen kenraalien hämmästykseksi Kuropatkin ei antanut lupaa vastahyökkäykseen.Kuropatkin yliarvioi edelleen hyökkäävien joukkojen koon, eikä suostunut sitomaan reservijoukkojaan taisteluun.Syyskuun 1. päivänä Japanin 2. armeija oli vallannut Cairn Hillin ja noin puolet Japanin 1. armeijasta oli ylittänyt Taitzu-joen noin kahdeksan mailia itään Venäjän linjoista.Kuropatkin päätti sitten luopua vahvasta puolustuslinjastaan ​​ja vetäytyi säännöllisesti Liaoyangia ympäröivistä kolmesta puolustuslinjasta sisimpään.Tämä mahdollisti japanilaisten joukot etenemään asemaan, jossa ne olivat kantomatkan sisällä ampuakseen kaupungin, mukaan lukien sen ratkaisevan rautatieaseman.Tämä sai Kuropatkinin vihdoinkin antamaan luvan vastahyökkäykseen tavoitteenaan tuhota japanilaiset joukot Taitzu-joen yli ja turvata kukkula, joka japanilaisten tunnetaan nimellä "Manjuyama", kaupungin itäpuolella.Kurokilla oli vain kaksi täydellistä divisioonaa kaupungin itäpuolella, ja Kuropatkin päätti asettaa häntä vastaan ​​koko 1. Siperian armeijajoukko ja 10. Siperian armeijajoukko sekä kolmetoista pataljoonaa kenraalimajuri NV Orlovin alaisuudessa (vastaa viittä divisioonaa).Kuropatkinin käskyjen kanssa lähettämä sanansaattaja kuitenkin eksyi, ja Orlovin ylimääräiset miehet panikoivat japanilaisten divisioonat nähdessään.Sillä välin kenraali Georgii Stackelbergin johtama 1. Siperian armeijajoukko saapui iltapäivällä 2. syyskuuta uuvutettuna pitkästä marssista mudan ja rankkasateiden läpi.Kun Stackelberg pyysi kenraali Mishchenkolta apua kahdelta hänen kasakkojensa prikaatilta, Mishchenko väitti saaneensa käskyn mennä muualle ja hylkäsi hänet.Japanilaisten joukkojen yöhyökkäys Manjuyamaan oli alun perin onnistunut, mutta hämmennyksessä kolme venäläisrykmenttiä ampui toisiaan vastaan, ja aamulla kukkula oli jälleen japanilaisten käsissä.Sillä välin Kuropatkin sai 3. syyskuuta kenraali Zarubajevilta sisäisen puolustuslinjan ilmoituksen, että hänen ammukset olivat loppumassa.Tätä raporttia seurasi nopeasti Stackelbergin raportti, jonka mukaan hänen joukkonsa olivat liian väsyneitä jatkaakseen vastahyökkäystä.Kun saapui raportti, että Japanin ensimmäinen armeija oli valmis katkaisemaan Liaoyangin pohjoisesta, Kuropatkin päätti sitten hylätä kaupungin ja kokoontua Mukdeniin vielä 65 kilometriä (40 mailia) pohjoiseen.Retriitti alkoi 3. syyskuuta ja päättyi 10. syyskuuta.