沙俄借镇压义和团之机出兵控制了中国东北，这使一贯垂延于此的日本如鲠在喉。于是庚子之战稍一平定，日本即要求沙俄军队退出东北。从1903年开始，日俄两国举行了多次分赃东北的谈判，但沙俄根本不想吐出吞进嘴里的肥肉，日本决心以武力相夺。1904年2月6日，日本突然袭击俄国驻旅顺口的舰队，引发了历时一年多的日俄战争。日俄两国在中国领土上厮杀，给当地人民带来了巨大的灾难，而清政府竞将辽河以东划为“交战区”，无耻地宣称“局外中立”。战争进行了一年多，俄国太平洋舰队覆灭，无力再战，而日本亦已筋疲力尽，双方遂于1905年9月签订《朴茨茅斯条约》，俄国将其在中国东北南部的权益转让给日本。日本随即强迫清政府订立《中日会议东三省事宜》正约及附约，承认日本从沙俄手中夺得的权益，并同意增开商埠，划定租界。日俄两国代表擅自将他们在中国权益进行转移，而清政府只有签宇画押的資格。中国在东亚的国际地位已彻底衰落。

旅顺口原是北洋海军的重要军港，沙俄强占了旅顺口.大兴士木，修筑新街市，港口、船坞、要塞和各种军用工事，旅顺口俨然成了沙俄远东地区重要的军事港口。

1904年2月8日子夜，日本海军中将东乡平八郎率11艘驱逐舰，以突袭的方式，向俄国停泊在旅顺口外的军舰发动攻击，重创四艘俄视。随后沙俄和日本先后互相宣战。东乡平八郎为保证日本陆军在朝鲜和辽东半岛安全登陆以及海上运输，连续八次攻击俄国舰队，使俄舰遭到巨大损失。

在中国东北的陆地，沙俄与日本的战斗也颇为激烈。日本陆军主力兵分两路，- 路从朝鲜半岛向南满洲发动进攻，另一路攻人辽东半岛，占领了九连城、凤凰城和金州。俄军被迫退宁辽阳地区。1904年7月下旬，日军举行辽阳会战，首先在辽阳外围大石桥和析木城发动强大攻势，扫清外围，迫使俄军退守辽阳城。同年8月，日俄双方投入了陆军主力，组织战略大决战。俄军吃了败仗，伤亡达16000余人，付出24000人伤亡代价的日军于9月3日人据辽阳城。

俄国拥有强大的火力装备，但由于沙皇专制制度的腐朽，高级将领的无能，故俄军在与以“武士道”精神武装起来的穿凶极恶的日本军队交锋中，显得不堪击。

辽阳会战的同时，日军向俄军旅顺要塞也发动了大规模的进攻。俄军强迫6万多名中国劳工夜以继日地修筑防御工事，座座堡垒都酒满了中国人民的血汗。俄军凭借这些坚固的防御工事与日军展开了惨烈的战斗，使日军付出了重大伤亡。

日俄战争爆发后，沙皇任命陆军大臣库罗巴特金为满洲陆军司令对日作战，但一系列形势判断失误及处置失当，导致俄军在辽阳H、奉天会战中失利，库罗巴特金以战败而被免职。

俄军在旅顺口的后路大约25公里长的防线上建造了用石材与混凝土筑成的白银山、东鸡冠山等20余座永久性坚固堡垒，多次打退了日军进攻。1904年12月15日，俄国要塞陆军司令康特拉琴柯视察东鸡冠山北堡垒，被日军用榴弹炮猛烈轰击当即毙命。三天后，日军挟胜利之威攻占了东鸡冠山北堡垒。战后，日军修筑了“东鸡冠山北堡垒”炮台纪念碑。

日军第三军以死伤5000人的代价占领了旅顺，战后日本在白玉山上建纳骨祠，收纳了20000多战死日军官兵的骨灰。今天成为日本与俄国侵略中国东北领土的罪证。

旅顺俄军投降日本后，俄日陆军集中到奉天周围展开决战。1905年3月1日，双方投人大量兵力开始了奉天大血战，周后，俄军丢下大批辎重武器，仓皇撤退，3月10日，日军占领了奉天，15日.铁岭亦为日军所占。奉天战役表明:沙皇俄国在日俄陆战中已遭到毁灭性的失败。

日军占领奉天后，耀武扬威的日军高级指挥官在奉天城内留影以资纪念。这是指挥奉天战役的日军几大元帅合影。左起第一军司令官黑木为桢大将、第四军司令官野津道贯大将、参谋总长山县有朋元帅、满洲军总司令官大山岩元帅、第二军司令官乃木希典大将、满洲军总参谋长儿玉源太郎大将及鸭绿江军司令川村景明大将。

1905年3月15日午后4时，日军列队进人奉天城，该图为日军第二军步兵第十三联队仪仗队。

20世纪初，沙俄对东北的浸淫日甚一日，引起了有识之士的高度警醒。1903年12月蔡元培于上海创办了《俄事警闻》，揭露沙俄侵华的活动，抨击清政府外交的无能。

早在日俄蹂躏清廷龙兴之地时，腐败无能的清政府竟然宣布局外中立。光绪二十九年十二月初三日，直隶总督袁世凯上《密陈遵照传谕统筹布置防守情形折》，为局外中立出谋划策。

1905年9月13日，双方代表在美国签订了《朴茨茅斯条约》，达成了瓜分、转让中国东北及朝鲜特权的协议，此后正式停战，条约签订后，日俄双方代表在西沙河子附近的道路上会面，签订停战协议。

外蒙古原是中国领土。日俄战争后，沙俄势力东进的步伐被日本所阻，转而向中国蒙古地区扩张势力。他们收买、控制蒙古活佛、上层喇嘛、王公，挑拨民族关系，扶植分裂势力。中国的北疆开始罩在沙俄的阴影下。