旅顺、威海卫两座亚东军事要塞，分处辽东半岛和山东半岛，拱卫渤海，扼守京畿海上咽喉要道。
但如今，随着俄**队在陆战上的失利，俄国远东军区司令库罗伯特金大将急忙调整了军事部署，黑龙江方向转入战略防御，威压珲春的阿穆尔区整编第二师被调往瑷珲，协助第十一步兵团防守，既巩固瑷珲防御，又有牵制北洋陆军主力的目的。
不过，高傲的俄国人不甘心作战失利的事实，库尔伯特金决定找回场子，夺回颜面。他命令俄国远东舰队封锁旅顺和威海卫两座要塞海军基地，将北洋水师完全封锁在港内。然后准备海军陆战队登陆渤海湾沿岸，同时鸭绿江方向的滨海第二师和阿穆尔独立旅开始攻击鸭绿江西岸的清军。
俄军试图在鸭绿江——辽东半岛一线打开通道，军事迫近盛京能够更好的逼迫清帝国妥协退让。
由于李鸿章认为北洋水师实力远不如俄国远东舰队，交战必输无疑，为了保船，李鸿章严令北洋水师躲在旅顺和威海卫两个要塞基地内不得出战。北洋水师虽有必死之抗敌之心，但却没有违抗李鸿章命令的勇气。
北洋水师避战不出，使得俄国远东舰队气焰十分嚣张，取得黄海制海权后，又派兵舰进入渤海湾，对天津大沽口炮台实施炮击。
大沽口炮台守军奋勇还击，此时的大沽口炮台已经得到了显著增强。由于王辰浩在京津唐地区打造工业基地，京津唐安全同样摆在第一位。他知道大沽口炮台是京畿安全的最后一道屏障，当年八国联军就是从这里登陆的。而俄军占领朝鲜半岛后，如果对华军事入侵，大沽口必然是首当其冲的。因此王辰浩同德国克虏伯公司购买军火的时候，便让李鸿章购买些要塞火炮用于大沽口防御。李鸿章不舍得让北洋水师出战，但对要塞火力却是情有独钟，因此立即购买了六门240毫米和六门155毫米口径的克虏伯大炮装备大沽口炮台。
大沽口原先的固定炮架大炮，只能调高低三个档位，左右没有射界。对付海面上的敌舰很吃力，更换了克虏伯大炮之后，射程、射界、射速和威力都大幅度提高。当俄军战舰发炮攻击时，炮台上的克虏伯大炮猛烈开火，击沉一艘百吨小炮艇，击伤两艘俄舰，迫使俄国舰队不敢靠近大沽口炮台。
俄军并没有打算攻陷大沽口的意思，那样将迫使清帝国下决心同俄国全面开战。以俄国现有的兵力和财力，俄国还不准备跟清帝国爆发全面战争，因次炮击大沽口炮台只是吓唬清帝国而已。
俄军舰队封锁旅顺和威海卫之后，为了不让北洋水师有机会出来，俄军布雷舰在旅顺和威海卫外围布置了大量的水雷，将北洋水师完全封锁在港内出不来。这样，俄舰队便有能力掩护朝鲜俄军突破鸭绿江防线了。
8月3日，俄国远东舰队出动两艘铁甲舰、四艘巡洋舰和六艘炮舰，掩护12艘运兵舰分别在鸭绿江口太平沟和北井子实施抢滩登陆。
战斗于凌晨开始，俄军战舰对太平沟和北井子两地预设登陆点实施猛烈炮击，驻扎在太平沟地区的清军广字营不战而逃，退往娘娘城。驻扎在北井子的金字营在总兵金仓指挥下孤军奋战，由于不敌俄军强大的舰炮轰击，金字营很快伤亡过半，战至拂晓时分，金仓中炮阵亡，残部八十余人撤出阵地，退守龙王庙。
从8月4日早上开始，俄军在北井子和太平沟两地登陆，至8月18日下午，俄军阿穆尔独立旅一万两千余人全部完成登陆。
与此同时，鸭绿江方向上的俄军滨海区第二师对江对岸的聂士成部发起攻击，牵制聂士成部无法调兵前往阻止俄军登陆。而大连总兵卫汝成借口兵力不足，防卫大连已经很吃力了，拒绝向北井子增援。这样，清军眼睁睁的看着俄军完成登陆，没有采取任何行动。
19日，俄军在肯德拉切夫少将指挥下，并分两路。一路向娘娘城进攻，一路向龙王庙方向挺进。
20日夜，退守娘娘城的清军广字营总兵王广弃城逃跑，当夜广字营清军四百余人同俄军一个先锋连不足两百人交火，一触即溃，当夜娘娘城即告失守。
第二天，俄军沿着鸭绿江继续北上，进逼镇江堡。
镇江堡是在义州对岸中江地区的聂士成部的右翼屏障，一旦失守，则鸭绿江防线即告失败。聂士成得知娘娘城失守后，当即抽调一个三个营约一千人兵力火速增援镇江堡，同时聂士成以临阵脱逃治罪于王广，将其军前正法，以儆效尤。
22日，俄军前锋进抵镇江堡，遭到清军聂士成部顽强抵抗，两天未能前进一步。
在龙王庙方向，由于大连总兵卫汝成拒绝增援，俄军于21日轻易占领龙王庙、黄旗堡两地，并沿着羊河继续北上，意图绕过帽盔山攻击凤凰城。
凤凰城是鸭绿江防线的后勤基地，也是聂士成所部的退路，一旦凤凰城失陷，则聂士成所部将失去退路，并遭到来自鸭绿江、镇江堡和帽盔山三个方向的俄军夹击，有全军覆没的危险。
聂士成请盛京将军依克唐阿火速调兵防守凤凰城，但依克唐阿称俄军势大，恐攻击盛京，盛京防守兵力有限不易分兵防守凤凰城，那样战线太长，容易被俄军各个击破。依克唐阿建议聂士成放弃鸭绿江防线，退守盛京共同防御。
聂士成请示李鸿章，李鸿章则坚决不准丢掉鸭绿江防线，称援军很快就到，要聂士成坚守待援。聂士成无奈，只得死守。
25日，俄军主力猛攻镇江堡，守军虽顽强抵抗，但俄军攻势甚猛，很快清军损失过半，镇江堡朝不保夕。
李鸿章同依克唐阿商议未果，于是只得从天津调北洋陆军第三镇和第四镇增援。因战争关系，此时的北洋八镇陆军已经提前完成了相关的训练。但远水解不了近渴，北洋陆军第三镇和第四镇开至山海关时，镇江堡已于26日夜失守。聂士成恐遭到俄军反包围，不得不放弃鸭绿江防线，率部退守凤凰城。
27日，俄军滨海区第二师度过鸭绿江占领中江，同阿穆尔独立旅回师，鸭绿江防线即告失守。
29日，俄军在凤凰城下同清军展开主力决战。聂士成所部还按照对付日军的方式迎战俄军，但俄军的战斗力远超过同时期的日军，在人数、火力和战斗经验方面更不是落后的清军可比的，其战力之强悍更不是聂士成所部光靠勇气就可以挡得住的。
但聂士成所部在没有援军的情况下，依然咬牙坚守凤凰城两天后，因部队伤亡惨重，不得不于9月1日放弃凤凰城，退守辽阳。俄军旋即占领凤凰城，清军凤凰城战役即告失败。
随后，俄军继续向辽阳进军，盛京将军依克唐阿和聂士成组织37个营，共计四万余人，准备发起辽阳会战，阻挡俄军前进步伐。
清军在辽东地区接连作战失利，使得之前北洋陆军在黑龙江地区获得的胜利迅速被冲淡，取而代之的又是朝廷上下一片惶恐。
俄国没有任何谈判诚意，炮击大沽口，出兵进攻辽东，威胁盛京等一系列军事行动立即触碰了清政府的底线。
盛京作为清帝国的陪都，作为皇室的根基，清廷不允许有任何差错。而俄国人屡次借助谈判为掩护，暗地里采取军事行动终于让清政府清醒了，只有打赢战争才能逼迫俄国人老实的坐到谈判桌上。
9月2日，清帝国两个最高权利象征终于在主战方面达成妥协，慈禧为求保住满清龙兴之地，支持主战派。而俄军攻击辽东，威胁到了李鸿章在那里经营的北洋事业，使得李鸿章对于主战的态度也越发强硬。
当天下午，光绪帝下旨总理衙门和礼部，起草对俄宣战谍文。同时照会俄国公使库曼，对俄国发出最后通牒，要求俄军立即撤出辽东，否则就将正式宣战。
库曼不曾想清帝国会有这么大的反应，他意识到盛京远比黑龙江更刺激清帝国高层的神经。库曼表示愿意立即停战谈判，他不希望清俄正式宣战。然而，库曼致电俄国远东司令库尔伯特金大将，要求俄军停止军事行动却遭到拒绝。理由是，肯德拉切夫少将放下豪言，一个月内攻陷盛京，三个月内占领东北全境，前线俄军正取得了大胜，贸然停下来恐伤士气，同时俄国从中亚调来的五万援军业已抵达远东，即将投入战斗。在这种情况下，库尔伯特金大将认为没有必要在跟清帝国遮遮掩掩了。
公元1896年9月3日，光绪22年八月一日，俄国公使馆对清帝国最后通牒没有回应，于是光绪当即下旨对俄宣战，是为八一宣战。