在陆战方面，日本第一军（约四万五千人）在仁川登陆，控制了朝鲜之后，于5月初越过鸭绿江，击败了俄军东满支队（一万九千人），攻占了九连城、凤凰城，前哨直出太子河，威胁到辽阳俄军的侧后方。

5月5日，日本第二军（三万五千人）在辽东半岛的貔子窝登陆，于26日攻占金州南山，切断了旅顺守军与辽阳、奉天方向俄军主力的联系。

5月19日，日军第十师团在辽东大孤山登陆，6月8日攻占岫岩，12日占领怀仁。

5月29日，日军第三军（六万人）在大连附近的张家屯登陆，30日攻占大连及青泥洼，进逼旅顺口。

7月5日攻占旅顺城儿山，28日攻占剑山，30日攻占狼山;8月7日占领大小孤山，炮击旅顺港内的俄国军舰。

在第三军接手围攻旅顺后，第二军则北上，一路攻克熊岳、盖平、大石桥、营口、岗瓦寨、海城，与辽阳方向的第一军会合。

7月，新组建的日第四军（二万六千人）也到达汤山城一线，这样日本第一、二、四军形成了对辽阳俄军的合围态势。

8月24日‐9月3日，双方在辽阳展开会战，日方参战兵力为三个军十三万人，由大山岩元帅指挥;俄军参战兵力为二个军团十五万二千人，由远东俄军总司令库罗巴特金上将指挥。

日军攻势起初多被击退，但库罗巴特金因担心被日军合围，主动撤至沙河一线。

此役日军伤亡二万四千人，俄军伤亡一万六千人。

9月末，俄军在增援的第一军团和西伯利亚军团开到后，增至二十一万人，日军此时只有十七万人，俄军因而从10月5日从沙河转入进攻，日军则针锋相对地进行反击;激战至17日，双方均因伤亡惨重而转入防御。

此役日军伤亡二万人，俄军伤亡四万人，这是主力战场的状况。

在旅顺口方向，日第三军于8月9日发起总攻，伤亡二万人仍进展不大，攻势放缓，而后日军变强攻为围困，并以坑道爆破的方式实施突击。

8月和10月又先后两次发动强攻，均未得手。

之后，日本再开御前会议，决定不惜一切，从速攻占旅顺。

11月26日，日军发起第四次总攻，在付出了一万七千人伤亡的沉重代价后，于12月5日攻克老虎沟（即203高地），然后居高临下，以炮兵轰击被困在港内的俄国舰队，俄兵舰毁损严重，军心瓦解。

12月底，日军又相继攻占二龙山、松树山，至此，旅顺周边的制高点均被日军占领，俄国守军已成瓮中之鳖。

1905年1月2日，旅顺要塞司令斯图塞尔将军（stossel）率守军投降。

旅顺争夺战中，日军伤亡近六万人，俄军被俘三万二千人。

旅顺口陷落后，日本终于腾出了手，并扩编了第五军，与第三军一起北上参加奉天战役。

1905年2月，日军在沙河一线共集结了五个军二十七万兵力，俄军则集结了三个军团二十九万三千兵力;2月18日，决战开始，日军以第三、第五两军分别向俄军两翼迂回，第一、二、四军从正面发起进攻;由于俄军统帅库罗巴特金对日军主攻方向判断错误，对预备队使用不当，造成俄军节节败退，并于3月9日全线北撤。

10日，日军占领奉天，此后又相继攻占铁岭、开原、昌图，俄军则退守四平一线。

此役日军伤亡七万一千人，俄军伤亡、被俘八万九千人。

在海上，当太平洋舰队被封锁于旅顺港内时，俄国抽调了波罗的海舰队的主力编成太平洋第二、第三两支分舰队，分别由好望角和苏伊士运河驶往远东增援。

1905年5月5日，两支分舰队在越南海面会合;27日，当两支分舰队的三十八艘军舰通过对马海峡时，遭到占据数量优势的日本舰队（九十九艘）的截击。

经过一昼夜的激战之后，俄军惨败，日军大胜;俄舰被击沉十九艘，被俘五艘，其余或触礁，或逃逸到中立国港口，只有三艘突围抵达海参崴，俄军伤亡五千余人，被俘六千余人，而日本只损失了三艘鱼雷舰，伤亡七百多人。