***
По мере сосредоточения Маньчжурской армии у Ляояна план концентрического охвата русских объединёнными усилиями японских армий становился всё реальнее.
Японцы уже подошли вплотную к Ляоянским позициям, и сближение Восточной и Южной группировок японцев угрожало тактическим окружением.
Боевые действия переместились из горной местности в равнинную.
***
На рассвете 17 августа, открыв огонь из 390 орудий по всему фронту расположения русских, все три армии японцев одновременно атаковали позиции противника. Атаки японцев против центра и правого фланга были отражены с большими потерями для наступающих, но при этом Куропаткин здесь израсходовал все резервы и большую часть боеприпасов, а вот на левом фланге 1-я японская армия сумела в ночь на 18 августа наладить переправу через речку Тайцзыхэ и занять ряд высот восточнее Ляояна.
И Куропаткин в ночь на 19 августа отдал приказ о новом отходе, уже на главную позицию.
За счёт сокращения линии фронта и освобождения части войск Куропаткин надеялся стабилизировать ситуацию и создать кулак для отражения обходного движения 1-й японской армии.
***
18 августа развернулись бои за главную позицию. Предпринимая контратаки 2-й и 4-й Сибирские корпуса отразили наступление японцев в центре и на правом фланге. На левом российская пехота в штыковой атаке выбила японцев из деревни Сыквантунь и Нежинской сопки, но японцы через считанные часы вновь атаковали русских, и на этот раз они добились лишь незначительного успеха
Сражение затягивалось, исход его был неопределённым, и маршал Ояма отдал приказ об общем отступлении от Ляояна. Маньчжурская армия русских, сохранявшая численное и позиционное преимущество над японцами, вполне могла довести дело до победы, однако командующий Куропаткин повёл себя очень странно. Он отдал приказ отступать на север, к Мукдену. Уход русских со своих позиций для японцев стал неожиданным и совершенно нелогичным.
Преследовать отступающих Ояма не решился, опасаясь с их стороны какого-нибудь подвоха.
***
К середине сентября Маньжурская армия под командованием Куропаткина уже достигла 200 тысяч штыков при 758 орудиях и 62 пулемётов. И Николай II потребовал от него предпринять решительное наступление.
Нанесение главного удара возлагалось на Восточный отряд генерала Штакельберга, и отряд генерала Раненкампфа.
Раненкампф должен был атаковать с фронта и охватить правый фланг японцев в районе Бэньсиху. Западный отряд генерала Бильдерлинга наносил вспомогательный удар вдоль железной дороги Ляоян-Мукден.
1-й армейский и 4-й Сибирский корпуса составляли резерв. 6-й Сибирский был оставлен у Мукдена.
***
22 сентября русские начали наступление и к исходу следующего дня на правом фланге достигли Шахэ, а на левом подошли вплотную к противнику и завязали бои по всей линии фронта. Для японцев наступление русских стало на этот раз неожиданным, но они всё равно решили вырвать инициативу у противника.
В ходе ожесточённых встречных боёв японцы оттеснили Западный отряд русских за Шахэ. А 30 сентября, не сумев сломить сопротивления 1-й японской армии, начал отход и Восточный отряд. Последующие бои проходили с переменным успехом. А к 5 октября обе стороны, понеся значительные потери, приостановили боевые действия.
Установился 60-километровый позиционный фронт, что стало новым явлением в тогдашнем военном искусстве.
***
В целом неудачное наступление русских на реке Шахэ постепенно выдохлось и это стало следствием того, что Куропаткин на направлении основного удара не использовал достаточных сил (он задействовал всего лишь треть тех подразделений, которые мог смело ввести в бой), действия русских были по большей части недостаточно согласованы и в итоге сражение это закончилось в ничью, при больших потерях Маньжурской армии.