劉步蟾接到李經述總統的密令，大爲高興，於是依計行事，誘使俄國的艦隊進入了旅順港。俄國艦隊中計後，劉步蟾乘坐“北京號”，從容不迫指揮着“科學號”、“民主號”、“共和號”等萬噸級的軍艦，加上“定遠艦”、“鎮遠艦”等軍艦，下令敵前大轉向，排布著名的“u”型轉彎，對進入旅順港內俄國的太平洋艦隊展開了猛烈的炮火攻擊。
俄國的軍艦比較集中在狹窄的港口，中國的軍艦的炮彈幾乎達到了“每發必中”的效果，俄國的海軍旗艦“亞歷山大三世”、“尼古拉一世”、“海軍上將烏沙科夫”“海軍上將阿普拉克辛”、“海軍上將謝尼亞文”、“鷹”等6艘戰列艦，開戰不到一個時辰，先後被重創沉沒，旅順港上空火光沖天，很多俄國的輔助戰艦也燃起了大火，俄軍很多人來不及跳海就被燒焦了，俄國艦隊遭到了致命的打擊！
這一戰，38艘俄國戰艦被擊沉21艘，被俘9艘，損失艦艇共27萬噸，陣亡4830人，被俘5917人；中國僅損失2艘魚雷艇，亡17人，傷58人，取得了空前的勝利。而且，俄國新上任不久，公認爲沙俄海軍最出色的將領馬卡洛夫海軍中將隨“亞歷山大三世”旗艦同沉。他的死，對於沙俄來說，是一個無可挽回的悲劇，從此俄國太平洋艦隊官兵的士氣一落千丈，不想也再不敢同中國人在大海上戰鬥，繼任的艦隊指揮官認爲前途渺茫，下令剩餘的軍艦龜縮到海參崴。
海參崴，爲中國領土，是遠東明珠！17世紀中期，清康熙年間清政府和沙俄簽訂的《尼布楚條約》中，明確海參崴所在地區屬清朝。第二次鴉片戰爭中，1858年清政府和沙俄簽訂不平等的《璦琿條約》，還規定包括海參崴的烏蘇里江以東地區爲中俄共管。但1860年，俄國又逼迫清政府簽訂不平等的《中俄北京條約》，清政府割讓了烏蘇里江以東包括庫頁島在內的約40萬平方千米的領土，其中包括海參崴。1901年，海參崴是沙俄在遠東地區的一個重要的軍事基地，不過由於距離俄國本土太遠，該地的發展緩慢。1871年沙俄在此建設軍港，將太平洋艦隊駐地從尼古拉耶夫斯克遷於此，1888年成爲沙俄濱海省行政中心，劉步蟾在旅順港重創沙俄海軍後，帶領中國艦隊北上，包圍了海參崴，開始收復國土的第一戰！
在地理位置上，海參崴距離吉林省的琿春市僅180公里，擁有天然的不凍港，它瀕臨日本海僅15公里。1901年夏天，從莫斯科到海參崴的西伯利亞大鐵路還沒有修通，海參崴的海防要塞也沒有修築完成。俄軍在海參崴駐紮了兩萬陸軍和海參崴分艦隊，中俄開戰，俄國太平洋艦隊在旅順主力艦被殲，幾乎全軍覆沒，中國獲得完全的制海權，李經述聞訊後大喜，發電報給劉步蟾和段祺瑞，要求海陸空三軍全面出擊，在半個月內拿下海參崴!
海參崴對於今天大多數中國人來說，可能只是一個陌生的地理名詞，但對一百多年前的先輩來說，海參崴像香港、澳門一樣，是中國母親孤懸海外的遊子，也是東北人心中永遠的痛。在吉林省的圖們、延吉、琿春、敦化、長春、吉林市等地區，許多家族的先輩都是海參崴人，吉林人還可以通過圖們江自由出入海參崴走親串友。李經述之所以急切地想中國收回海參崴，因爲它自古以來就是中國的領土。它來自滿語。意爲“海邊的小漁村”，海參崴在元代稱“永明城”，唐代渤海國時期屬率賓府轄地。海參崴附近的波謝特灣，爲元朝東北邊區的對外貿易海港。1860年之前本爲中國清朝吉林轄地。如果能一鼓作氣收回海參崴，可以極大鼓舞東北人民打擊俄國人的鬥志。
劉步蟾奉命率領中國艦隊到達海參崴外的圖們江時，原俄國太平洋艦隊司令亞歷山大維薩里奧諾維奇史塔克公爵雖然陷入了深深的絕望當中，但還是硬着頭皮帶領整編的俄國海參崴分艦隊迎戰。
這是一場毫無懸念的戰鬥。劉步蟾率領的艦隊擁有“北京號”、“科學號”、“民主號”、“共和號”四艘一萬三千噸級的重炮鐵甲艦，還擁有“定遠”號、“鎮遠”號、“蘇州”號等二十艘性能優越的遠洋鐵甲艦，還有輔助魚雷艦等，總噸位將近25萬噸，指揮官有經驗豐富的英國海軍少校琅威理、海軍副總長鄧世昌、海軍中將黎元洪等。
俄國海參崴分艦隊只有原有的十艘老得掉牙的三千噸級的老式戰艦，一艘一萬三千噸級別的旗艦“尼古拉二世”號，另外加輔助軍艦十艘。這支倉促拼湊的艦隊，某些艦隻尚未完全建成就被迫出海，邊航行邊安裝火炮。官兵戰術技術水平低，有的甚至缺乏起碼的訓練，通信聯絡靠德國造的無線電臺，德國技術員一走，電臺即形同廢物。有的官兵還受過革命思想影響，具有反抗精神，不願意替沙皇賣命。史塔克公爵早知道出戰的結果，但是，爲了自己貴族的榮譽，他選擇了寧死不降。
那天薄薄的霧氣籠罩着整個海參崴，海上風高浪急，史塔克公爵乘坐着一萬三千噸級別的旗艦“尼古拉二世”號，指揮艦隊首先開火，企圖衝出中國艦隊的包圍，但俄國艦隊因爲航速慢，沒有得逞。
劉步蟾站在“北京號”上，發現海面上有幾簇黑煙，知道俄國艦隊出現，便充分發揮中國的軍艦航速快、火力猛的優勢，呈單縱陣，佔領俄國艦隊前進方向的有利位置，指揮“科學號”、“共和號”、“定遠”號三艘軍艦的主炮對準“尼古拉二世”號，集中火力猛烈炮擊，剎時間，三艘鐵甲鉅艦百炮一齊怒放，硝煙瀰漫，海水沸騰了，翻起白色的浪花，海鷗都嚇得振翅高飛！
鄧世昌乘坐在“民主號”上，迂迴到“尼古拉二世”號的側翼，攥緊拳頭用力一揮，發出命令：“開火！開火！”，一炮擊中“尼古拉二世”號的甲板，只聽“砰”的一聲驚天巨響，軍艦的甲板四號炮塔中彈，火焰引發炸藥，發生大爆炸，船軸傾斜，冒起白煙，船體開始起火。史塔克公爵命令“尼古拉二世”號全速前進，朝“民主號”撞去，鄧世昌命令“民主”號發射魚雷，數十枚魚雷齊發，“尼古拉二世”號的速度太慢，只有十二點五節左右，離“民主”號還有二三海里，就觸了魚雷沉沒了，史塔克公爵以身殉了沙皇。
失去指揮艦的俄國艦隊，就像無頭的蒼蠅，倉皇應戰，雙方在薄霧迷漫之中進行了一場混戰。中國的軍艦的幾百門大口徑火炮，幾乎同步發出自己的怒吼，“轟轟”不同口徑的炮彈，在發射藥包的作用力下，呼嘯着飛出炮膛，在高空中劃出一道道精美地弧線，落在了俄國的軍艦上。俄艦被擊沉十艘，自沉六艘，被俘虜三艘，傷亡三千多人，而中國艦隊只損壞了兩艘魚雷艦，傷十人。
失去了艦隊守護的海參崴港口，迅速被中國陸軍佔領。段祺瑞命令徐樹錚、蔡鍔的坦克部隊先行登陸，王士珍帶領兩萬新軍進攻海參崴上的俄軍。
與此同時，二十歲的蔣百里從中國士官學校中脫穎而出，被段祺瑞任命爲一返回飛艇隊的隊長，組織轟炸海參崴的俄軍駐地任務。轟炸俄軍的前一天，蔣百里有條不紊安排後勤部隊做好裝運炸彈，每一艘裝滿了500公斤燃燒彈和炸彈，兩挺輕機槍，備1000發子彈，檢修飛艇等準備工作。
第二天凌晨，20艘載重量大小不一的飛艇編隊，都爬上去20個官兵，啓動發動機，預熱，蔣百里也登上指揮飛艇“東方”號，放鬆纜繩升空，編成一字長蛇陣，在晨霧中緩緩飛向海參崴的俄軍營地。因爲飛艇上有加精密的陀螺儀導向，不怕在迷霧中迷失航向。
這支部隊雖然沒有經歷過戰火的打熬，但這是中國的“空軍”第一次執行任務，所以蔣百里和士兵們都很興奮。這次大轟炸，是段祺瑞指揮的總參謀部根據空中地上的偵察部隊提供的氣候條件、儲備物資的建築物和駐軍數量等狀況擬定的，萬無一失，當時的東北風，幫了中國人的大忙，二十艘裝滿了炸彈的飛艇，以每小時平均40公里左右的速度，在1500米左右高度的空中飛行。
中午十二點鐘，蔣百里指揮的飛艇部隊飛臨海參崴城上空，開始了精彩的高空轟炸表演！這時候駐紮在海參崴的俄軍，正在埋頭吃中午飯，駐紮在軍營中的沙俄一個軍的多數人還在屋裡就餐，或者三五成羣的在操場上閒晃消食，根本沒想到這些飛艇是來轟炸他們的。
蔣百里的飛艇飛到俄軍的指揮所上空，穩定住飛艇的飛行狀態後，讓擲彈手估測了距離，拉動擲彈機扳手，懸掛在飛艇身下的四枚炸彈，脫離飛艇，依着慣性向前水平飛行一段距離，一頭紮下去，從屋頂直貫而入，“嘭”的一聲巨響，濃煙滾滾，房子燃燒了起來，火光沖天！
蔣百里興奮喊：“擊中了！”“兄弟們，開始投彈！”
二十艘中國的飛艇開始持續轟炸俄國的軍營，當時俄軍軍營主要是木製營房，被集中轟炸，木樑瓦片亂飛，松木燃燒着，不少俄軍都被倒塌的木屋壓在下面，慘烈呼叫，“我的上帝呀！”
俄軍軍營頓時飛沙走石，血肉四濺，指揮部裡一片呼天搶地的慘嚎聲響起。來不及防備的俄軍根本反應不過來，就被炸死炸傷，就算是逃出屋外，又遭到中國飛艇上機槍兵的掃射。這一戰取得了不可思議的轟炸效果，俄國侵略者直接被炸死砸傷者就過了八千人，慘不忍睹，有的直接被炸彈炸成了兩截。
在中國海陸空三軍猛烈的炮火下，在海參崴的俄軍完全喪失了鬥志，整個戰鬥只持續了三天，俄軍死傷六千多，四千俄國侵略者投降！中國的軍隊就收回了海參崴！東北人民和中國人民揚眉吐氣，彈冠相慶，奔走相告！
李經述得知段祺瑞他們收回了海參崴，在全國通令嘉獎段祺瑞、劉步蟾、蔣百里，並電令劉步蟾。
在海參崴的岸防要塞羣和主城區，蔣百里率領的飛艇部隊轟炸引起了大火，駐紮在這裡的軍隊，九成以上軍營化爲灰燼，俄軍都忙於逃命，沒有人還去組織滅火，大火燒了三天，俄軍還有一些殘兵守將，多半因大火燃燒，導致缺氧，濃煙薰燎窒息而，段祺瑞派去登陸的海軍陸戰隊，在坦克軍團的開路下，三天收復了脫離祖國懷抱的故地：遠東明珠海參崴，城中的俄羅斯居民在中國的軍隊進城前，已經紛紛逃難了。李經述知道佔領一座城，得到國際上承認，除了軍隊，最重要的還是要有中國居民，於是馬上從吉林行省遷移了二十萬人到海參崴。
接着，李經述下令中國的軍隊開始準備收復庫頁島的戰鬥。庫頁島位於黑龍江出海口的東部，位於中國的最東端，是中國最早看到日出的地方，東面和北面臨鄂霍次克海，面積相當於兩個多臺灣島。世界上最早知道庫頁島的是中國人。而從唐代、金代開始，庫頁島即歸中國管轄。1858年和1860年，沙俄迫使清政府簽訂不平等的《中俄璦琿條約》和《中俄北京條約》，包括庫頁島在內的100餘萬平方公里的中國領土割讓給沙俄。沙俄的太平洋艦隊和海參崴艦隊被中國艦隊殲滅後，就只剩下島上駐紮的八千俄軍。李經述讓劉步蟾的艦隊封鎖了鄂霍次克海，準備武力收復庫頁島！