Kada se Japanska carska vojska (IJA) iskrcala na poluotok Liaodong, japanski general Ōyama Iwao podijelio je svoje snage.IJA 3. armija pod general-pukovnikom Nogi Maresukeom dobila je zadatak da napadne rusku pomorsku bazu u Port Arthuru na jugu, dok bi se IJA 1. armija, IJA 2. armija i IJA 4. armija okupile prema gradu Liaoyangu.Ruski general Aleksej Kuropatkin planirao je suprotstaviti se japanskom napredovanju nizom planiranih povlačenja, s namjerom trgovanja teritorijem za vrijeme potrebno da iz Rusije stigne dovoljno rezervi kako bi dobio odlučujuću brojčanu prednost nad Japancima.Međutim, ta se strategija nije svidjela ruskom potkralju Jevgeniju Ivanoviču Aleksejevu, koji se zalagao za agresivniji stav i brzu pobjedu nad Japanom.Obje su strane gledale na Liaoyang kao na mjesto pogodno za odlučujuću bitku koja će odlučiti ishod rata.Bitka je započela 25. kolovoza japanskim topničkim baražom, nakon čega je uslijedilo napredovanje divizije japanske carske garde pod general-pukovnikom Hasegawa Yoshimichijem protiv desnog krila 3. sibirskog armijskog korpusa.Rusi su porazili napad pod generalom Bilderlingom uglavnom zahvaljujući nadmoćnoj težini ruskog topništva, a Japanci su uzeli više od tisuću žrtava.U noći 25. kolovoza, IJA 2. divizija i IJA 12. divizija pod general-bojnikom Matsunaga Masatoshijem sukobile su se s 10. sibirskim armijskim korpusom istočno od Liaoyanga.Žestoke noćne borbe vodile su se oko padina planine zvane "Peikou", koja je pala u ruke Japanaca do večeri 26. kolovoza.Kuropatin je naredio povlačenje pod okriljem jake kiše i magle, do krajnje obrambene crte koja okružuje Liaoyang, koju je ojačao svojim rezervama.Također 26. kolovoza, napredovanje 2. armije IJA i 4. armije IJA je zaustavljeno ruskim generalom Zarubajevom ispred krajnje obrambene crte na jugu.Međutim, 27. kolovoza, na veliko iznenađenje Japanaca i zaprepaštenje svojih zapovjednika, Kuropatkin nije naredio protunapad, već je umjesto toga naredio da se vanjski obrambeni perimetar napusti i da se sve ruske snage povuku na drugu obrambenu liniju. .Ova je linija bila približno 7 milja (11 km) južno od Liaoyanga, a uključivala je nekoliko malih brežuljaka koji su bili jako utvrđeni, od kojih je najpoznatiji 210 metara visoko brdo poznato Rusima kao "Cairn Hill".Kraće linije bile su lakše za obranu Rusima, ali su utjecale na Ōyamine planove da opkoli i uništi rusku mandžursku vojsku.Ōyama je naredio Kurokiju da ode na sjever, gdje je presjekao željezničku prugu i ruski put bijega, dok su Oku i Nozu dobili naredbu da se pripreme za izravan frontalni napad na jug.Sljedeća faza bitke započela je 30. kolovoza s obnovljenom japanskom ofenzivom na svim frontama.Međutim, ponovno zahvaljujući nadmoćnom topništvu i svojim opsežnim utvrdama, Rusi su odbili napade 30. i 31. kolovoza, uzrokujući znatne gubitke Japancima.Opet na zaprepaštenje svojih generala, Kuropatkin nije htio odobriti protunapad.Kuropatkin je nastavio precjenjivati ​​veličinu napadačkih snaga i nije pristao angažirati svoje rezervne snage u bitku.Dana 1. rujna, japanska 2. armija zauzela je brdo Cairn i otprilike polovica japanske 1. armije prešla je rijeku Taitzu oko osam milja istočno od ruskih linija.Kuropatkin je tada odlučio napustiti svoju snažnu obrambenu crtu i uredno se povukao do najudaljenije od tri obrambene linije koje okružuju Liaoyang.To je omogućilo japanskim snagama da napreduju do položaja gdje su bile u dometu za granatiranje grada, uključujući njegovu ključnu željezničku stanicu.To je natjeralo Kuropatkina da konačno odobri protunapad, s ciljem uništenja japanskih snaga preko rijeke Taitzu i osiguravanja brda poznatog Japancima kao "Manjuyama", istočno od grada.Kuroki je imao samo dvije kompletne divizije istočno od grada, a Kuropatkin je odlučio protiv njega angažirati cijeli 1. sibirski armijski korpus i 10. sibirski armijski korpus i trinaest bataljuna pod vodstvom general bojnika NV Orlova (ekvivalent pet divizija).Međutim, glasnik kojeg je poslao Kuropatkin s naredbama izgubio se, a Orlovljevi nadjačani ljudi uspaničili su se pri pogledu na japanske divizije.U međuvremenu, 1. sibirski armijski korpus pod generalom Georgijem Stackelbergom stigao je popodne 2. rujna, iscrpljen dugim maršem po blatu i olujnim kišama.Kada je Stackelberg zatražio pomoć od generala Miščenka za pomoć dviju brigada njegovih kozaka, Miščenko je tvrdio da ima zapovijed da ode negdje drugdje i napustio ga je.Noćni napad japanskih snaga na Manjuyamu isprva je bio uspješan, no u metežu su tri ruske pukovnije pucale jedna na drugu, a do jutra je brdo ponovno bilo u japanskim rukama.U međuvremenu, 3. rujna Kuropatkin je primio izvješće od generala Zarubajeva na unutarnjoj obrambenoj crti da mu ponestaje streljiva.Nakon ovog izvješća ubrzo je uslijedilo izvješće Stackelberga da su njegove trupe preumorne da nastave protunapad.Kada je stigao izvještaj da je japanska Prva armija spremna odsjeći Liaoyang sa sjevera, Kuropatkin je tada odlučio napustiti grad i pregrupirati se u Mukdenu daljnjih 65 kilometara (40 milja) prema sjeveru.Povlačenje je započelo 3. rujna i završilo do 10. rujna.