解密：日俄兩國陸軍決戰為何選擇在奉天發生？
旅順陷落和俄國太平洋艦隊主力被殲，使日本獲得完全的制海權(至少在俄國歐洲艦隊到達之前)。日方竭力利用這一有利的形勢，圍殲東北俄軍於奉天地區，勝利結束戰爭。因此，日軍統帥部迅速將第3軍轉移至奉天，同時新編第5軍(鴨綠江軍)也向奉天開進。
到1905年2月中，奉天地區日軍在長達100餘公里的戰線上集結了5個軍，27萬人，1082門炮，200挺機槍。大山元帥的計劃是：以新到的第3軍、第5軍分別迂迴俄軍兩翼，第1軍、第2軍、第4軍以正面進攻牽制俄軍於沙河地區，並保障第3軍、第5軍的迂迴運動。主攻指向俄軍右翼，由第3軍擔任。此時，沿沙河一線集結的俄軍成3個獨立的野戰集團：右翼為第2集團軍(考爾巴斯指揮)，正面25公里;中央為第3集團軍(比爾德林格指揮)，正面20公里;左翼為第1集團軍(李涅維奇指揮)，正面45公里。暴露的翼側由獨立部隊掩護。俄軍總兵力達33萬人，炮1266門，機槍56挺。在害怕爆發革命的沙皇政府催促下，庫羅帕特金決定發動醞釀已久的攻勢。在乃木第3軍北上之前，企圖在沙河一線擊潰日軍主力，這樣就爆發了黑溝台會戰。
黑溝台會戰
日俄雙方對比，俄軍在兵力和火炮方面均佔優勢，庫羅帕特金計劃用第2集團軍(5個軍126個步兵營、162個騎兵連439門炮)共10萬人擔任突擊，任務首先是佔領奉天西南約40公里的一個村子沈旦堡(三疊鋪)。庫羅帕特金認為該村是日軍整個陣地的關鍵。而這個方向上的日軍，實力卻異常薄弱，僅以騎兵第一旅團的秋山好古部8000人警戒寬大正面。二十五日來攻的俄軍有：黑溝台方面的2個師(由32個步兵營編成)，沈旦堡方面的1個師(由16個步兵營編成)和向日軍左側插過來的米舒欽柯騎兵軍(72個騎兵連)。被包圍的日軍秋山好古部率先在戰場上大規模使用了機槍，把衝鋒的哥薩克騎兵打的屍橫遍野。大山總司令官十分重視戰況的發展變化，在緊急調動位於後方的第8師立見尚文立即奔赴黑溝台的同時，也從各條戰線抽調可能抽出的兵力，編成臨時預備隊進行反擊。1月26日至28日，日軍西翼的各部隊進行了浴血奮戰。立見尚文部子彈用盡，被迫進行了一場世界最大的白刃突擊，突破了俄軍對秋山旅團的包圍，1月29日拂曉，以臨時預備隊的第5師，在由柳條口至長灘的西北方向上，分割攻擊敵人陣地，以期各個擊破黑溝合以南之敵。又一次由於克魯泡特金總司令官缺乏果斷，喪失了千載難逢的好戰機。由於他擔心俄軍第2軍可能會遭到分割包圍。因而沒有積極擴大黑溝台方面的戰果。特別是由於日軍部署在中央位置的部隊(主要是第2軍)的牽制活動，進一步增加了作戰正面的危機感，以至幾次拒絕俄軍第2軍司令官的增援要求。結果，不但停止了對黑溝台方面日軍的進攻，而且下達了撤退的命令。日軍渡過了一次最大的危機。
奉天之戰
隨著日軍第三軍乃木的到達和第5軍的編成，日軍已經集中了25萬人，大山巖決定進攻已經集中在奉天的37萬俄軍，由於日軍主攻方向是俄軍右翼，它要迫使庫羅帕特金把預備隊從右翼調到左翼來。為此，1905年2月23日，日軍右翼第5軍川村景明部率先從太子河上游地區北進。在第1軍支援下，開始迂迴俄軍第1集團軍右翼。這一行動，完全出乎庫羅帕特金意料之外，他立即將右翼預備隊42個營(屬西伯利亞第1軍)調去加強左翼，而這正是大山元帥所求之不得的。
1905年2月27日，日第2、第3兩個軍開始迂迴俄軍右翼，實施主要突擊。這一著使俄軍陷入了困境：在綿延約100公里的戰線上，俄軍右翼的預備隊只剩下1個師。俄國第2集團軍要對付日本2個軍(約96個營、288門炮對133個營、468門炮)，而且右翼挨打的同時，左翼2個集團軍按兵不動。第2集團軍被迫收縮陣地。此時，庫羅帕特金又決定把預備隊從左翼調回右翼。部隊來回折騰，疲於奔命。
庫羅帕特金決定對迂迴其右翼的日第3軍乃木希典的側後發動反突擊，為此從左翼2個集團軍抽出若干連、營、團，匆忙編組一支混合部隊，由考爾巴斯統一指揮。反突擊預定於3月4日開始。3月4日，日第3軍已經接近奉天以北的鐵路線，情況緊急。但考爾巴斯聲稱部隊沒有完成集中，將原定的反突擊日期推遲到3月5日，當時他指揮的第2集團軍總兵力為120個營(8萬人)，俄軍進行了幾次毫無效果的血戰，3月7日停止行動。反突擊沒有奏效。日第3軍繼續向奉天以北迂迴。
在此期間，日軍從3月1日起對俄軍左翼也加強了進攻，在俄國第1集團軍抗擊下，進展不大。但3月5日考爾巴斯發動反突擊時，俄軍左翼2個集團軍按兵不動。3月7日，庫羅帕特金命令這2個集團軍放棄沙河陣地，撤到渾河以北。他採取這個決定，是企圖縮短戰線，抽出部隊加強右翼，並以新的反突擊防止日第3軍前出到奉天以北的鐵路線。
但是，俄軍3月9日對日第3軍的反突擊又沒有奏效，同時，放棄沙河陣地的俄國第l、第3兩集團軍來不及在渾河上構築堅固陣地。在這種情況下，3月9日，日軍突破俄軍第1集團軍防線，開始從左翼迂迴奉天。同日，日第3軍從右翼迂迴俄第2集團軍，出現在該集團軍後方。
這樣，東北俄軍處於被包圍的危險之中。3月9日夜間，庫羅帕特金下令向鐵嶺撤退。撤退的情況相當混亂：騎兵(未參加會戰)先於步兵和炮兵撤退，輜重堵塞了道路。部隊失去指揮，又遭到日軍炮擊，後衛陷入日軍包圍之中。但日軍也無力追擊。1905年3月11日，日第1、第3兩軍在渾河地區會師。此時俄軍主力已逃脫包圍，隨後在四平街佔領陣地，直到戰爭結束。
奉天會戰是日俄戰爭最後也是最大的一次會戰，總計俄軍損失近12萬人，日軍損失約7萬餘人。俄軍的慘敗，導致庫羅帕特金被撤職，降為「滿洲」第1集團軍司令。遠東陸軍總司令職務由李涅維奇繼任。奉天會戰後，沙皇政府仍不甘心失敗，繼續向遠東增兵，同時寄希望於從歐洲海域東調的太平洋第2分艦隊。