而這個事情就純粹是本世紀最大的笑料，庫羅巴特金擔心被日軍包圍，竟“命令東滿集羣撤離前沿陣地。”
這樣一來，七嶺子、鞍山站至騰鰲堡一帶地區也被日軍佔領。
俄軍東滿集羣和南滿集羣踏着泥濘的道路向遼陽防線撤退，俄軍向遼陽撤退，使日本各軍間的距離縮短了，因而側翼得以銜接。
從前線撤退的俄軍在抵達遼陽新的前沿陣地，立即構築工事、挖掘戰壕、設置障礙物。
在俄軍撤退下來之後不久，日軍正式進攻遼陽戰役打響。
第一軍率先以38個營，96門火炮向俄軍前沿陣地發起進攻，首先向西伯利亞第三軍的右翼衝鋒，很快佔領了早飯屯以南和西南的高地。
隨後日第四軍和第二軍對首山堡、北大山一線的俄西伯利亞第一軍的正面陣地發起猛攻，俄軍頑強抵抗，在高橋地區，俄軍的一個營在機槍連的支援下，待日軍被誘至距俄軍陣地750米之時，突然開火，日軍的前排瞬間全部倒下，10分鐘後，進攻的日軍被全殲，日軍反覆衝鋒也未奏效，充分的體現出了重機槍的威力。
俄軍亦將西伯利亞第三軍和第十軍的部分火炮約120門組織起來，統一指揮，與日軍火炮對射，壓制了日軍炮火，致使日軍步兵傷亡慘重。
直到深夜，俄國的三個軍仍然固守着自己的陣地。
其實在這個時候戰場上已經呈現俄軍轉入反攻的有利形勢，與此同時庫羅巴特金也下令要求各軍軍長“在可能和有利的地段轉入進攻。”
但是鑑於命令是模棱兩可的，所以這三位軍長並沒有立即沒有轉入進攻，從而坐失了戰機，相反，日本滿洲軍總司令官大山岩不顧部隊的慘重傷亡，令部隊繼續進攻。
於是在次日，日本第一軍第十二師團的前鋒過湯河，沒有遇到俄軍的抵抗，在鐮刀灣附近渡過太子河，包抄上岔溝俄軍的右翼。當俄軍司令部獲悉這一情況後，庫羅巴特金慌了手腳，立即改變原部署，決定放棄決戰，令各軍長“撤至第二道防線，在主要方向縮短防線，在太子河右岸集中更大的兵力，以便擊退日第一軍的迂迴包圍。
其實日第一軍渡過太子河，頗具冒險性，因爲在該地區俄軍擁有三倍於日軍的兵力。
當庫羅巴特金集中兵力準備對日第一軍反擊時，黑木爲楨在太子河右岸已經將軍隊集中，開始採取攻勢。
終於，以重大傷亡的代價佔領了五頂子山附近到饅頭山一帶地區。
同一天，日第四、二軍隊遼陽南部堡壘實行強攻，由於俄軍陣地堅固，沒有成功。
第二軍的第四師團又攻擊俄軍的左翼，各師團迅速接近俄軍，徹夜對峙。
由於第四、二軍對陣地上的俄軍編制、堡壘位置和障礙物的情況茫然無知，只有依據槍炮聲大體判斷俄軍的位置。
儘管有進入太子河右岸的第一軍的配合，仍毫無進展，當日軍進攻接近俄軍陣地前沿之時，受到俄軍猛烈炮火的壓制，屢次“受到挫折而停頓”，已感到“無術可施。”
在重大的傷亡之下，即便是崇尚爲天皇獻身的日本士卒面對這樣的傷亡也頓時感到了恐懼。
當天夜間，正當日軍進退維谷、一籌莫展之時，與此同時俄軍的士氣也是空前低落，前線的俄軍將軍們給庫羅巴特金的戰況報告中，也充滿了悲觀的論調。
扎魯巴耶夫的報告說，遭受日第一、四軍兩軍夾擊的扎蘇利奇將軍的部隊現已深感彈藥不足，並請求增派一個旅，加強預備隊。
什塔克利別爾格在報告中竟喪失信心地提出:“我的處境十分危險，由於在近5天的戰鬥中，好幾個團傷亡嚴重，沒有大力支援，我不但不能轉入進攻，甚至無力迎戰”，他甚至擅自決定在“深夜將部隊撤至李連溝待命。”
以上的報告使庫羅巴特金非常沮喪，再也無心戀戰，於是下達了這樣的一個命令：“決定將部隊撤向奉天及奉天以遠地方，在那兒集結、補員，以便再戰。”
第三天的凌晨，庫羅巴特金向全軍下達了向奉天撤退的命令。
但是就在庫羅巴特金在向全軍下達了全軍撤退的命令之後，日軍指揮部也同樣的鑑於第一軍的被動處境，以及嚴重的傷亡，於和庫羅巴特金下達撤退命令的同一時間，決定將所屬軍隊向後撤退休整，另圖良策。
但是庫羅巴特金的撤退命令卻搶先一步，在庫羅巴特金和大山岩下達了相同的撤退時間之後，但是由於俄軍這幾天的士氣實在是低落無比一聽到撤退的命令，恨不得立馬撤退，於是在離撤退時間還有兩個小時的時候，俄軍就已經開始撤退了。
在這一時刻原本日軍也在爲撤退做準備，但是就在做準備的時候日軍的偵察兵突然發現對面的俄軍有異動，當時這些日軍還以爲這些俄軍要趁着自己這一方撤退的時候發起攻擊，頓時把這些日軍給嚇了一大跳，但是在觀察之後卻發現俄軍也在進行撤退，於是這一消息很快的就被送到了大山岩的面前。
大山岩在看到這樣的情報之後，第一時間便知道勝利的機會來了，於是在俄軍的全線撤退之後大山岩下達了全線佔領遼陽的命令，命令剛一下達日軍各部隊感到喜從天降，立即衝進俄軍陣地，並於第二天凌晨1時許佔領了遼陽城內，遼陽會戰到此結束。
在雙方都因爲傷亡太大而下達了撤退的命令之後，俄軍卻先於日軍撤退導致日軍不費吹灰之力便拿下了遼陽城，自此庫羅巴特金的這道撤退命令立馬成爲了本世紀最大的笑料，將勝利拱手相讓沙俄政府的威信頓時掃地，更不用提沙皇在聽到這個笑料之後是什麼樣的反應了，總之很難看就是了。
這一次的遼陽會戰持續了整整兩個月的時間，對與俄軍來說，不僅僅是一個笑料那麼簡單的事情，更是是喪失了遼南一個重要軍事基地，對於日軍而言，則是打開了通往奉天的門戶。