力更是不到6万人。相反日军却不留任何预备队，孤注一掷把全部兵力一次性投入战场，虽然在总兵力上处于劣势，却在局部上形成了优势兵力。
8月24日，日军以第1军率先向俄军第一道防线的左翼发动进攻，吸引俄军注意力；8月26日，以第2、4军迂回攻击俄军右翼。俄军统帅库罗帕特金担心俄军有被全部包围的危险，于是下令放弃第一道防线，全线撤至第二道防线防守。
攻克了俄军的一道防线之后，日军的士气大振，第8月30日，日三个军全部兵力同时俄军阵地发起进攻，全军拼死冲锋，并于9月1日攻占官屯、馒头山等一系列战术要点，9月2日俄军发动反击，一度曾收复馒头山，但日军随后展开反攻，俄军失利，馒头山再度失守。
虽然这时俄军的第二道防线也己失守，但日本己拼尽全力，并且遭到重大伤亡，而且又没有预备队，无力再发动进攻，但日军士兵在战斗中混不畏死的勇敢冲锋，让库罗帕特金感到了巨大的压力，因此造成了判断失误，在9月3日决定放弃辽阳退守奉天，这也让日军得到了一个意外之喜。其实一直到辽阳会战结束，俄军大部分预备队都未投入战斗，兵力上的优势没有得到充分发挥。
而这场战役日军伤亡