Apabila Tentera Imperial Jepun (IJA) mendarat di Semenanjung Liaodong, Jeneral Jepun Ōyama Iwao membahagikan tenteranya.Tentera ke-3 IJA di bawah Leftenan Jeneral Nogi Maresuke telah ditugaskan untuk menyerang pangkalan tentera laut Rusia di Port Arthur di selatan, manakala Tentera Pertama IJA, Tentera Kedua IJA dan Tentera Ke-4 IJA akan berkumpul di bandar Liaoyang.Jeneral Rusia Aleksey Kuropatkin merancang untuk menentang kemaraan Jepun dengan beberapa siri pengeluaran yang dirancang, bertujuan untuk memperdagangkan wilayah untuk masa yang diperlukan untuk rizab yang mencukupi untuk tiba dari Rusia untuk memberinya kelebihan berangka yang menentukan ke atas Jepun.Walau bagaimanapun, strategi ini tidak memihak kepada Viceroy Rusia Yevgeni Ivanovich Alekseyev, yang mendesak untuk pendirian yang lebih agresif dan kemenangan pantas ke atas Jepun.Kedua-dua pihak melihat Liaoyang sebagai tapak yang sesuai untuk pertempuran yang menentukan yang akan menentukan keputusan perang.Pertempuran bermula pada 25 Ogos dengan serangan artileri Jepun, diikuti dengan kemaraan Bahagian Pengawal Imperial Jepun di bawah Leftenan Jeneral Hasegawa Yoshimichi menentang sayap kanan Kor Tentera Siberia ke-3.Serangan itu telah dikalahkan oleh Rusia di bawah Jeneral Bilderling sebahagian besarnya disebabkan oleh berat artileri Rusia yang tinggi dan Jepun mengambil alih seribu mangsa.Pada malam 25 Ogos, Divisyen 2 IJA dan Divisyen ke-12 IJA di bawah Mejar Jeneral Matsunaga Masatoshi telah mengendalikan Kor Tentera Siberia ke-10 di timur Liaoyang.Pertempuran malam yang sengit berlaku di sekitar lereng gunung yang dipanggil "Peikou", yang jatuh ke tangan Jepun pada petang 26 Ogos.Kuropatin mengarahkan berundur di bawah perlindungan hujan lebat dan kabus, ke garisan pertahanan paling luar mengelilingi Liaoyang, yang telah diperkuatkannya dengan simpanannya.Juga pada 26 Ogos, kemaraan Tentera Ke-2 IJA dan Tentera Ke-4 IJA telah dihentikan Jeneral Rusia Zarubaev sebelum barisan pertahanan paling luar ke selatan.Walau bagaimanapun, pada 27 Ogos, sangat mengejutkan Jepun dan kegusaran komandernya, Kuropatkin tidak mengarahkan serangan balas, sebaliknya mengarahkan supaya perimeter pertahanan luar ditinggalkan, dan semua pasukan Rusia harus berundur ke barisan pertahanan kedua. .Garisan ini adalah kira-kira 7 batu (11 km) di selatan Liaoyang, dan termasuk beberapa bukit kecil yang telah dikubu kuat, terutamanya bukit setinggi 210 meter yang dikenali oleh Rusia sebagai "Bukit Cairn".Garisan yang lebih pendek lebih mudah untuk dipertahankan oleh Rusia, tetapi memainkan peranan dalam rancangan Ōyama untuk mengepung dan memusnahkan Tentera Manchuria Rusia.Ōyama mengarahkan Kuroki ke utara, di mana dia memotong laluan kereta api dan laluan melarikan diri Rusia, manakala Oku dan Nozu diarahkan untuk bersiap sedia untuk serangan hadapan terus ke selatan.Fasa pertempuran seterusnya bermula pada 30 Ogos dengan serangan Jepun yang diperbaharui di semua bahagian.Walau bagaimanapun, sekali lagi disebabkan oleh artileri yang unggul dan kubu pertahanan mereka yang luas, pihak Rusia menangkis serangan pada 30 Ogos dan 31 Ogos, menyebabkan kerugian besar kepada Jepun.Sekali lagi kepada kegusaran jeneralnya, Kuropatkin tidak akan membenarkan serangan balas.Kuropatkin terus melebihkan saiz pasukan penyerang, dan tidak akan bersetuju untuk menyerahkan pasukan simpanannya untuk pertempuran.Pada 1 September, Tentera Kedua Jepun telah menawan Bukit Cairn dan kira-kira separuh daripada Tentera Pertama Jepun telah menyeberangi Sungai Taitzu kira-kira lapan batu di timur garisan Rusia.Kuropatkin kemudian memutuskan untuk meninggalkan barisan pertahanannya yang kuat, dan membuat pengunduran teratur ke bahagian paling dalam dari tiga barisan pertahanan yang mengelilingi Liaoyang.Ini membolehkan tentera Jepun mara ke kedudukan di mana mereka berada dalam jarak untuk menyerang bandar itu, termasuk stesen keretapinya yang penting.Ini mendorong Kuropatkin untuk akhirnya membenarkan serangan balas, dengan tujuan untuk memusnahkan tentera Jepun merentasi Sungai Taitzu dan mendapatkan sebuah bukit yang dikenali oleh Jepun sebagai "Manjuyama", di sebelah timur bandar.Kuroki hanya mempunyai dua bahagian lengkap di sebelah timur bandar, dan Kuropatkin memutuskan untuk menyerahkan seluruh Kor Tentera Siberia Pertama dan Kor Tentera Siberia ke-10 dan tiga belas batalion di bawah Mejar Jeneral NV Orlov (bersamaan dengan lima bahagian) terhadapnya.Walau bagaimanapun, utusan yang dihantar oleh Kuropatkin dengan arahan telah hilang, dan orang-orang Orlov yang lebih ramai menjadi panik apabila melihat bahagian Jepun.Sementara itu, Kor Tentera Siberia Pertama di bawah Jeneral Georgii Stackelberg tiba pada petang 2 September, keletihan kerana berarak panjang melalui lumpur dan hujan lebat.Apabila Stackelberg meminta bantuan Jeneral Mishchenko daripada dua briged Cossacknya, Mishchenko mendakwa mendapat arahan untuk pergi ke tempat lain dan meninggalkannya.Serangan malam tentera Jepun ke atas Manjuyama pada mulanya berjaya, tetapi dalam kekeliruan, tiga rejimen Rusia menembak antara satu sama lain, dan pada waktu pagi bukit itu kembali ke tangan Jepun.Sementara itu, pada 3 September Kuropatkin menerima laporan daripada Jeneral Zarubayev mengenai barisan pertahanan dalaman bahawa dia kehabisan peluru.Laporan ini segera diikuti dengan laporan oleh Stackelberg bahawa tenteranya terlalu letih untuk meneruskan serangan balas.Apabila laporan tiba bahawa Tentera Pertama Jepun bersedia untuk memotong Liaoyang dari utara, Kuropatkin kemudian memutuskan untuk meninggalkan bandar itu, dan untuk berkumpul semula di Mukden sejauh 65 kilometer (40 mi) ke utara.Retreat bermula pada 3 September dan selesai pada 10 September.