当日本帝国陆军（IJA）登陆辽东半岛时，日本将军大山岩夫分兵。乃木马列介中将率领的日军第3集团军被指派攻击南面的旅顺港的俄罗斯海军基地，而日军第1集团军、日军第2集团军和日军第4集团军将集中攻击辽阳市。俄罗斯将军阿列克谢·库罗帕特金计划通过一系列有计划的撤军来反击日本的前进，目的是用领土换取足够的储备金从俄罗斯运来所需的时间，从而使他对日本人具有决定性的数量优势。然而，这一战略并不受到俄罗斯总督叶夫根尼·伊万诺维奇·阿列克谢耶夫的青睐，他正在推动采取更具侵略性的立场并迅速战胜日本。双方都将辽阳视为决定战争胜负的决战地点。战斗于 8 月 25 日开始，日本炮火猛烈，随后长谷川吉通中将率领的日本近卫师团向西伯利亚第 3 军团的右翼推进。这次袭击被比尔德林将军领导的俄罗斯人击败，主要是由于俄罗斯火炮的重量优势，日本人伤亡了一千多人。8月25日晚，松永正敏少将指挥的日军第2师团和日军第12师团在辽阳以东与西伯利亚第10军团交战。激烈的夜战发生在一座名为“北口”的山坡周围，该山于 8 月 26 日晚落入日军之手。库罗帕丁在大雨和大雾的掩护下下令撤退到他用预备队加固的辽阳外围最外围的防线。同样在8月26日，IJA第2集团军和IJA第4集团军的前进在南面最外围的防线前被俄罗斯将军扎鲁巴耶夫阻止。然而，8月27日，令日本人和他的指挥官们大为惊讶的是，库罗帕特金并没有下令反击，而是下令放弃外围防御圈，所有俄罗斯军队都应撤回第二道防线。这条线位于辽阳以南约7英里（11公里）处，包括几座戒备森严的小山丘，其中最著名的是一座210米高的山丘，被俄罗斯人称为“凯恩山”。较短的战线对于俄罗斯人来说更容易防守，但也影响了大山包围并摧毁俄罗斯满洲军的计划。大山命令黑木前往北方，在那里切断铁路线和俄罗斯人的逃生路线，而奥久和野津则奉命准备向南方发起直接正面进攻。下一阶段的战斗于 8 月 30 日开始，日军在各条战线上重新发起进攻。然而，俄罗斯人再次凭借先进的火炮和广泛的防御工事，击退了8月30日和8月31日的攻击，给日军造成了相当大的损失。再次令他的将军们惊愕的是，库罗帕特金不会授权反击。库罗帕特金继续高估了进攻部队的规模，并且不同意将其后备部队投入战斗。9 月 1 日，日军第 2 集团军占领了凯恩山，约一半的日军第 1 集团军渡过俄军防线以东约 8 英里的太子河。库洛帕特金随即决定放弃坚固的防线，有序撤退到包围辽阳的三道防线的最内侧。这使得日军能够前进到炮击城市（包括其重要火车站）的射程范围内。这促使库洛帕特金最终授权发动反击，目的是消灭太子河对岸的日军，并占领该市东部一座被日本人称为“万寿山”的山丘。黑木在城东只有两个完整的师，库洛帕特金决定投入整个西伯利亚第1军团和西伯利亚第10军团以及奥尔洛夫少将指挥的13个营（相当于5个师）来对抗他。然而，库罗帕特金派出的信使迷路了，奥尔洛夫的部下寡不敌众，看到日军师团后惊慌失措。与此同时，格奥尔吉·斯塔克尔伯格将军率领的西伯利亚第一军团于 9 月 2 日下午抵达，他们在泥泞和暴雨中长途行军，精疲力竭。当斯塔克尔伯格向米先科将军请求他手下的两个哥萨克旅提供援助时，米先科声称接到命令前往其他地方并抛弃了他。日军对曼朱山的夜间袭击最初是成功的，但在混乱中，三个俄军团互相开火，到了早上，这座山又回到了日军手中。与此同时，9月3日，库罗帕特金收到内防线扎鲁巴耶夫将军的报告，称他的弹药不足。这份报告之后不久，斯塔克尔伯格也报告说，他的部队太累了，无法继续反击。当接到报告称日本第一军准备从北部切断辽阳时，库洛帕特金决定放弃这座城市，并在距离北部 65 公里（40 英里）的盛京重新集结。撤退于9月3日开始，并于9月10日完成。