俄军的作战计划是：进攻分为左右两个集团组成，东部兵团（左）甴西伯利亚第1、2、3军和西伯利亚骑兵师组成，司令是施塔格里堡中将，负责从右翼进行包抄，对日军右翼施加决定性的打击，从东南方横切，截断日军的朝鲜半岛补给线，并包抄日军侧后部。；西部兵团（右）甴第10、17军，西伯利亚第5军和乌苏里骑兵团、沿海龙骑兵团等组成，司令是比尔丹林上将，负责牵制日军左翼，吸引日军。另外由西伯利亚第4、6军、第1军乃扎巴伊卡尔骑兵师、科卡萨斯骑兵旅为预备队。而日军也同样分成东部和西部两个兵团应战。
10月11日，俄军东部兵团以西伯利亚第1、3军为两翼开始攻击日军驻守的本溪湖防线，守卫本溪湖的是梅泽道治少将指挥的近卫后备步兵旅团的8个大队（营），第12师团14连队（团）。结果日军己明显劣势的兵力守住了防线。双方激战了一天，日军各部均陷入苦战，有的用尽了预备队已无兵可调，有的则是损失极大，许多中队小队失去了全部军官，士兵伤亡极大，部分小队甚至全部阵亡。而俄军是进攻方，损失更大，仅西伯利亚第3军就伤亡了3000余人。
而负责牵制的俄军西部兵团却遭到日本的沉重打击，各路进攻的俄军