就在艦隊(duì)執(zhí)行偵察任務(wù)的時(shí)間，在遼東地區(qū)的戰(zhàn)場上，日俄雙方的陸上戰(zhàn)斗也己經(jīng)進(jìn)入到了最關(guān)建的時(shí)候。
雖然日本也答應(yīng)接受英法兩國的調(diào)停，但一直都在積極的整軍備戰(zhàn)，準(zhǔn)備進(jìn)攻沈陽；當(dāng)然俄軍也沒有把希望都寄托在英法兩國的調(diào)停上，同樣也在努力的從歐洲方向調(diào)集軍隊(duì)，并且以沈陽為核心，構(gòu)筑防線，同時(shí)也加強(qiáng)對(duì)華東政府的游說行動(dòng)，極力的鼓動(dòng)華東政府出兵夾擊日軍。
到了2月下旬的時(shí)候，日軍已經(jīng)在沈陽一線上集中了5個(gè)軍，共計(jì)約27萬軍隊(duì)，而俄軍也在沈陽聚集了35萬軍隊(duì)，雙方在綿延約100公里的戰(zhàn)線上互相對(duì)持，劍拔弩張，大戰(zhàn)一觸即發(fā)。
不過俄軍雖然在總兵力上占有一定的優(yōu)勢(shì)，而且又有防守的地利，但軍隊(duì)的士氣低落，物資彈藥也都有所不足。畢竟俄軍有超過一半是從歐洲方向緊急調(diào)過來的，但這時(shí)西伯利亞大鐵路還沒有完全建成，再加上俄國的辦事效率一慣的低下，因此能夠把軍隊(duì)從歐洲調(diào)到遠(yuǎn)東來己經(jīng)算是很不錯(cuò)了，那還顧得上彈藥物資,反正先把人湊齊再說。
而日軍由于連戰(zhàn)連勝，全軍的士氣高昂，求戰(zhàn)的yuang極高，因此日軍司令部見狀，也決定發(fā)動(dòng)奉天會(huì)戰(zhàn)，畢竟再拖下去，對(duì)日軍只會(huì)越來越不利。
2月23日，日軍右翼第5軍率先從太子河上游地區(qū)北進(jìn)，向俄軍左翼第1集團(tuán)軍迂回，俄軍主將庫羅帕特金元帥立即將右翼預(yù)備隊(duì)調(diào)去加強(qiáng)左翼的防御，卻不知道這一舉正中了日軍的調(diào)虎離山之計(jì)。
2月27日，日軍第2、第3兩個(gè)軍開始迂回俄軍兵力薄弱的右翼實(shí)施突擊，這一變著頓時(shí)使俄軍陷入了困境中，而庫羅帕特金又倉促?zèng)Q定，把預(yù)備隊(duì)從左翼調(diào)回右翼。但由于部隊(duì)來回折騰疲于奔命，因此仍然無力阻擋日軍的進(jìn)攻，俄軍的右翼陣地遭到日軍的連續(xù)突破，戰(zhàn)斗進(jìn)行到3月4日的時(shí)候，日軍第3軍已經(jīng)突進(jìn)到了接近奉天以北的鐵路線，戰(zhàn)況緊急。
雖然俄軍立刻又集中了8萬軍隊(duì)，向日本第3軍發(fā)動(dòng)反擊，但日軍在主將乃木希典的指揮下，和俄軍連續(xù)進(jìn)行了幾場血戰(zhàn)，令俄軍無功而返，而乃木希典指揮第3軍，繼續(xù)向奉天以北的迂回。
而在此期間，日軍在3月1日又對(duì)俄軍左翼也加強(qiáng)了進(jìn)攻，雖然日軍的進(jìn)攻在俄國左翼第1集團(tuán)軍的頑強(qiáng)阻擊下，進(jìn)展不大。但由于俄軍要抽調(diào)兵力支援右翼，從而削弱了右翼的兵力，因此庫羅帕特金決定將左翼的第1、3集團(tuán)軍后撤，以縮短戰(zhàn)線，節(jié)省兵力。
但日軍抓住了左翼俄軍后撤的戰(zhàn)機(jī)，向俄軍發(fā)動(dòng)猛攻，在3月9日成功的突破了俄軍防線，從左翼迂回奉天的側(cè)后方。而在同一天，右翼的日本第3軍己經(jīng)迂回到了俄國第2集團(tuán)軍后方，左右兩翼幾乎是齊頭并進(jìn)，俄軍面臨被全面包圍的危險(xiǎn)境地。
面對(duì)著危急的局面，庫羅帕特金失去了堅(jiān)守的勇氣，于3月9日夜間下令放棄沈陽，全軍向鐵嶺方向撤退。但由于俄軍糟糕的組織能力，使得撤退變得極為混亂，大量的物資被拋棄，而本應(yīng)負(fù)責(zé)斷后掩護(hù)的騎兵竟于步兵和炮兵撤退，而攜帶的輜重太多，以至堵塞了道路，部隊(duì)又屢屢遭到日軍炮擊。
好在是經(jīng)過了連日的激戰(zhàn)，也使日軍十分疲勞，而且彈藥也出現(xiàn)缺乏，這到不是日軍的調(diào)度、組織出了問題，而是日本國內(nèi)的產(chǎn)能有限，戰(zhàn)爭的潛力己達(dá)經(jīng)到了極限。因此也無力再追擊俄軍，只是在3月10日進(jìn)駐到俄軍放棄的沈陽城，3月11日，日第1、第3軍在渾河地區(qū)會(huì)師，進(jìn)而占領(lǐng)了昌圖。而俄軍則一直逃到了四平才穩(wěn)住陣腳。
至此，奉天戰(zhàn)役全部結(jié)束，雙方在昌圖至四平之間的地區(qū)再度對(duì)持起來，只不過日軍將陣線向北推進(jìn)了約150公里。
奉天戰(zhàn)役是日俄戰(zhàn)爭開戰(zhàn)以來進(jìn)行的最大規(guī)模、兵力最多、持秩時(shí)間最長的一次會(huì)戰(zhàn)，雙方投入的兵力共計(jì)超過了60萬，戰(zhàn)線超過了200公里，時(shí)間長達(dá)17天，戰(zhàn)爭以日軍的獲勝而告終，日軍傷亡約7萬余人，而俄軍傷亡11萬5千余人，而且基本退出了遼東半島的范圍。
而在奉天戰(zhàn)役結(jié)束之后，歐洲各國的輿論幾乎都一至認(rèn)為俄國已經(jīng)輸?shù)袅诉@場戰(zhàn)爭。法國政治家格萊曼認(rèn)為：“這場戰(zhàn)爭將改變世界的格局，日本將跨入強(qiáng)國之列，而法俄同盟已變成了法國的負(fù)擔(dān)?！?br/>
就連俄國的報(bào)紙也強(qiáng)調(diào)應(yīng)結(jié)束戰(zhàn)爭了：“俄國已陷入全般絕望之處境，現(xiàn)在放棄殖民地政策并非恥辱?！?br/>
俄國前財(cái)務(wù)大臣維特也在給沙皇尼古拉二世的建議書中表示：“繼續(xù)戰(zhàn)爭危險(xiǎn)重重”，理由是繼續(xù)戰(zhàn)爭將造成財(cái)政失衡、加重國民負(fù)擔(dān)，引發(fā)社會(huì)不滿、沖突和動(dòng)蕩；相比之下，國內(nèi)更需要軍隊(duì)，因此應(yīng)該立刻與日本進(jìn)行瑣判等等。
而剛收到奉天戰(zhàn)役失利的消息，尼古拉二世也十分震驚，立刻就招開御前會(huì)議，討論戰(zhàn)爭的進(jìn)程，不過在會(huì)議上，卻沒有一個(gè)人提出結(jié)束戰(zhàn)爭或與日本談判，而是仍決定繼續(xù)戰(zhàn)斗。
海軍大臣阿維蘭表示：“波羅的海艦隊(duì)尚在，必要時(shí)可投入全部海上力量，贏取海上勝利，孤立滿州日軍?！?br/>
陸軍大臣薩哈羅夫也表示：“陸軍可以向滿洲再輸送60萬步兵、3.2萬騎兵和兩千門火炮以及大量的軍需物資，完全可以扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局?！?br/>
而皇叔阿列克謝伊大公也認(rèn)為戰(zhàn)爭還沒有到無法挽回的地步，奉天戰(zhàn)役雖然失利，但是由于日軍首先發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，這對(duì)英法兩國主導(dǎo)的調(diào)停是極大的蔑視態(tài)度，肯定會(huì)對(duì)日本的行為極為不滿，而英國是日本背后的最大支持者，因此俄國可以趁機(jī)分化英日的關(guān)系，至少可以令英國對(duì)日本的支持不那么堅(jiān)定，這樣就可以打擊日本的戰(zhàn)爭潛力；另外就是還有海外華人這個(gè)大變數(shù)的存在。