奉天会战，日俄双方压上重注的决战
随着西伯利亚铁路干线的完全贯通，预感到战争可能会败北的俄罗斯帝国开始将其欧洲地区的部队源源不断调往东方。
然而，1905年1月旅顺的陷落导致了严重的问题：被牵制在城下长达半年之久的日第三军彻底“解套”，随即沿着中长铁路北上辽阳，增援在南满和俄军重兵集团对峙的日第一、二、四军，从而使日军兵力突破20万大关。
大雪纷飞的隆冬时节，是传统概念上两军避战的“冬闲”期。然而所有人都知道，随着严冬临近尾声，春季即将到来，新一轮的陆上战役正一触即发。而这一次，胜败将会决定已压上重注的交战双方的命运。
奉天会战
进入1905年2月以后，日军积极准备发起进攻。
此时日方战线的最右端，是川村景明的第五军。该军兵力约有30000人，配备火炮84门，秘密集结在清河城一带（今辽宁本溪满族自治县观音阁水库以北的清河镇）。紧邻第五军左翼的，是黑木为桢的第一军。该军拥有55000人，160门火炮，被部署在今日的本溪市一线。同样拥有55000人的野津道贯的第四军占据林盛堡地区，毗邻沙河镇，距离奉天城区不足20公里。位于日军战线最左翼的是奥保巩的第二军，该军拥有57000人，配备火炮270门之多，固守着从林盛堡到浑河之间的地域。此时乃木的第三军已完成了补充，正集结于战线之后的铁道线上，充当全军总预备队。
正在朝日军阵地开炮的俄军炮兵
大山岩计划，以第五军在第一军右翼各部的支援下，以雷霆之势攻向对面的俄罗斯第一满洲集团军，迫其向后溃退，逼迫库罗帕特金调遣预备队支援利涅维奇。在俄军将后备力量调往左翼之后，第二军与第四军从中路发起攻击，拖住俄军部署在中央与左翼的第二、第三集团军。当战斗进入焦灼状态后，乃木希典则趁势指挥第三军北上，与奥保巩的第二军一起分割包围俄军右翼，并向奉天以北迂回，切断奉天至铁岭的铁路干线。总之，尽一切努力，争取将俄南满军团一部甚至主力，聚歼于奉天城下。
虽然新组建的第五军与北上的第三军极大地增强了日本满洲军的实力，但对比俄南满军团，日军兵力仍有显著差距。为了尽量分散俄军的势力，在大约1个月时间内，日本发动间谍四处造谣，表示有人发现日第三军正在向海参崴方向运动、秋山好古的日骑兵第1旅团正准备向俄军后方交通线发动破袭等等。种种传闻之下，本就疑心甚重的库罗帕特金在分出一部分兵力加强四平至奉天的铁路线防御的同时，也格外重视起俄军左翼的动向。而奉天会战的失败，也由此开始。
2月18日拂晓，东线的日第五军部分部队开始朝着俄军部署于山峦地区的守军发起进攻。23日，暴风雪降临，日第五军全军顶风冒雪从太子河上游山区北进，在第一军右翼部队的支援下，开始向俄军第一满洲集团军侧翼攻击渗透。27日，日军攻破清河城，库罗帕特金原本对这一地区并不重视，因为战线这一段地形多山，不易于大部队展开机动。但当27日清河城失守的报告被送来后，他就再也坐不住了。
在即将大祸临头的预感下与“恍然大悟”的思虑之下，库罗帕特金当即下令从总预备队中抽调出1个旅去加强战线的左翼，避免第一军在“日军精锐山地军团”的打击下溃败。在之后的几天内，日第五军继续在东线山区对俄军发起持续攻势，不断进逼。种种情报最终使库罗帕特金判断，日军正对其左翼发动打击攻势。随后他下令将第十六军悉数遣往东部战线，协助第一满洲集团军守备地区，以阻击日军的攻击势头。
然而，这一举动正中日军下怀。因为第一军的任务，只不过是诱敌而已。
奉天会战全过程示意图
27日，在第五军成功诱使俄军投入预备队主力之后，第三军协同第二军开始对俄军右翼发起进攻。27日中午，当得知乃木希典的部队出现在战场另一侧后，库罗帕特金陷入了两难的境地。此时俄军防线正面宽度约一百公里，全防区宽度达155公里之多。防线两翼以中长铁路为基准，部队调动全靠马匹与双脚，所以从左翼重新集结兵力复又投入到右翼需要两三天的时间。而在此之前，能用于充实右翼的兵力只有可怜的8个营。
28日，日军中路开始发动牵制作战。全军的攻城重炮在此集结，集中火力轰击俄军在奉天外围的工事。在旅顺摧毁了俄军舰队的280毫米臼炮也及时赶到参加了战斗。不过，由于弹药不足且射速缓慢，这些重型攻城炮只断断续续射击了一个上午便停止，虽然未对俄军造成太大的损害，但这些巨炮轻易击碎重型地堡顶盖的惊人威力，却摧毁了守军本就不甚坚定的抵抗意志。防线上的俄军不断向上级要求撤退。
正面也受到威胁的库罗帕特金只能采取拆东墙补西墙的做法，不断调动部队应对日军出其不意的攻势。一时间，俄军官兵疲于奔命，开往不同方向的部队将后方的道路挤得水泄不通。到了3月5日，俄军在右翼的兵力才基本到位。两军在奉天西北的洪屯激战，日军第5旅团原有的4200人，到3月6日夜就只剩下400多人还能继续作战。秋山好古组织的日军骑兵主动出击，不断攻击俄军侧翼，最终迫使其放弃进攻。
南满总崩溃
3月7日，奉天会战进入了最后的阶段。
在乃木希典的率领下，第三军继续向北迂回，其前锋一度将铁路切断。补给线受到威胁的俄军再次集结了40个营的兵力和上百门火炮，向第三军正面的第一师团发动强攻。和俄军接触数分钟后，日军便发生了溃败。负责防守俄军进攻地段的是第1师团的预备队第15后备步兵旅团。这支部队由新泻的预备役人员组成，平均年龄高达45岁，由于连日征战的疲劳，士气尤其薄弱。和俄军接触几分钟后便放弃阵地四散逃跑。一支部队的退却很快就演变成了第一师团的总崩溃。
下午5点，第三军司令部临时组建的督战队在枪决多名私自逃跑的士兵后勉强稳住了防线。但乃木希典明白，现在的第三军已经不是旅顺那支训练有素，视死如归的第三军了。事实上也确是如此，因为原本构成该军的精锐士兵，早已被他自己葬送在了旅顺要塞的铜墙铁壁之前。现在构成第三军的，只不过是一个番号、一面军旗，以及一群被征调来的老弱残兵而已。尽管只要再前进2公里就可以切断俄军的退路，但自身难保的第三军此时只能选择防守。这是日俄战争中日军的第一次，也是最后一次成建制的大规模溃败。在战后发行的官方战争史里，这一事件被完全略过不提。具体的情况在二战后才渐渐被人们所知。
右翼的危机暂时得到了缓解，但俄军左翼此时却发生了异常的情况。3月7日，库罗帕特金一度命令俄军左翼后退收缩防线，以腾出兵力支援右翼。日军在东部的兵力较为薄弱，一直没有太大的进展。然而敌人却在此时主动放弃阵地后退，这一点让日军喜出望外。放弃了沙河前线的俄军试图依托浑河天险防守，但此时河冰尚未完全解冻，日军在探明了一段坚固的冰面后便连夜渡河继续进攻。俄军措手不及，连连败退，日军在战场另一侧也渐渐取得了优势。
携带辎重一路向北溃退的俄军部队
3月9日晚8点，认定俄军大势已去，奉天即将被彻底包围的库罗帕特金下令全军向铁岭撤退。命令发布后仅仅三小时，这位“退却将军”便乘火车率先逃离战场，被抛弃的俄军官兵争相逃命，城外往北的道路上挤满了车辆、马匹和失去指挥的溃兵。次日清晨7点，俄军工兵炸毁了浑河上的铁路桥。浑河南岸未能撤退的部队在渡河时遭到日军炮火袭击，死伤惨重。下午3点前后，日军先头部队进入奉天。傍晚时分，城北的俄军后卫部队在被日军包围后举手投降，奉天会战结束。大山岩命令日军就地休整，只留少量骑兵追击。
16日，日军占领铁岭。而俄军早已经于三天前将铁岭县城付之一炬，继续撤退。
奉天会战最终以这种形式结束。在战斗中，日军总共损失约71000余人，俄军伤亡59000余人，另有2万多人沦为俘虏。
3月22日，消息传来，一败再败的库罗帕特金终被俄皇革职，满洲总司令一职由利涅维奇将军接手。库罗帕特金明白自己已经声名狼藉，不敢回国。在他的再三要求下，俄皇同意其接替利涅维奇之前的集团军司令，留在前线“将功赎罪”。
