战争前夕，日本拥有一支虽然为数不多，但训练有素，装备有最新式武器的基干军队。经动员后，日军增至37.5万多人、火炮1140门、机枪147挺。日本海军计有战斗舰艇80艘，其中包括舰队装甲舰6艘、装甲巡洋舰8艘、轻型巡洋舰12艘、驱逐舰27艘、小型雷击舰19艘，而且拥有一些第一流的军港。
俄国当时拥有世界上最庞大的基干军队，在远东共2个军，总兵力约9.8万人，警卫部队2.4万人，火炮148门、机枪8挺。这些兵力分散在满洲、滨海地区和外贝加尔广大地区。俄国在远东的舰队辖有各种舰艇63艘：舰队装甲舰7艘、装甲巡洋舰4艘、轻型巡洋舰7艘、驱逐舰27艘、小型雷击舰10艘、布雷舰2艘及其他舰艇。战争爆发前夕，远东日军人数是俄军的3倍多、火炮几乎8倍、机枪18倍、舰艇1.3倍。
俄军装备了当时最先进的1891式弹仓式步枪和最好的1902式76毫米速射野战炮。然而，在远东的海岸炮兵和要塞炮兵基本上是一些老式火炮，很少有山地炮和机枪。俄国舰艇的火炮射程、装甲、航速均不如敌舰，旅顺口的海军主要基地尚未建成，基地的陆地设防薄弱。远东战区的遥远和构筑简单，以及一条唯一的，还未敷设完工的西伯利亚铁路的通行能力又不足，这些就严重地削弱了俄国军事力量。整个说来，俄国没有做好对日本战争的准备。
争取时间在辽阳、海城地区集中和展开兵力的意图是制订俄国战争计划的基础。为此，打算以部分军队阻止日军进攻，逐渐向北方撤退，同时扼守旅顺口要塞。尔后计划转入总攻，消灭日军，在日本诸岛登陆。海军担任夺取制海权和阻止日军登陆的任务。日本的战争计划规定：以陡然突击消灭俄国舰队，夺取制海权以确保己方的海上交通线，迅速将全部陆军调往大陆，夺取旅顺口，粉碎辽阳地区之俄军。同时计划夺取萨哈林岛，尔后攻占满洲、乌苏里边疆区和滨海边疆区。
1904年2月8日夜，日本舰队突然攻击停泊在旅顺口外停泊场的俄国分舰队，2月9日昼间，又突然攻击了停泊在济物浦港的俄国巡洋舰“瓦良格”号和炮舰“朝鲜人”号。尽管遭受损失的俄国舰队仍有战斗力，但是，日本人封锁了旅顺口因而能将军队畅通无阻地从海上调往陆地。在敌海上交通线积极行动的仅有符拉迪沃斯托克巡洋舰艇队。
到1904年4月中旬，陆上战斗行动开始时，满洲军共计12.3万多人、野战炮332门。其军队的3个主要集团位于：符拉迪沃斯托克和阿穆尔河沿岸地区；辽阳、奉天地区关东半岛。此外，从满洲抽调了2个独立支队：南满独立支队调往辽东湾沿岸，东满独立支队调往同朝鲜接壤的边境，战争一开始日军就占领了朝鲜。
日军指挥部1904年2月命黑木为桢将军的第1军团在朝鲜登陆。到4月中旬，该军团推进到同满洲接壤的边境，在鸭绿江战斗中击溃了俄东满支队。日军掌握战略主动权后，第2军团于5月5日开始在辽东半岛登陆。5月26日攻占了金州并切断了旅顺口与满洲军的联系。6月14~15日，前往支援旅顺口的西伯利亚第1军与日第2军团在瓦房沟的战斗结局失利，被迫向北撤退。日第2军团主力跟踪追击，沿铁路向辽阳展开进攻。为包围旅顺口，组建了新编第3军团。第1军团从东南进攻辽阳。7月23~24日，配置在第2军团道路上的满洲军南满支队于大石桥战斗中胜利地击退了日军的所有冲击。但是，他们却按照库罗帕特金的命令撤至辽阳。7月，新组建的第4军团同第1、2军团从南面一起进攻辽阳。8月24日至9月3日实施了辽阳交战，双方主力均参加了这次交战。尽管俄军连战皆胜，但库罗帕特金错估形势，再次下达了退却命令。9月6日日终前，俄军退至沙河。
到1904年秋，满洲军增至21.4万人，火炮758门。日军为17万人，火炮648门。兵力上的优势使俄军指挥部能够转入进攻。然而，10月5~17日在沙河展开的遭遇交战却不分胜负。双方损失惨重，因丧失进攻能力而转入防御。在沙河首次建立了绵亘正面，战斗也具有了阵地战的性质。
随着兵力对比的变化及日军转入防御，日军在满洲的态势更为复杂。因此，大山决定在最短时间内攻占旅顺口，以便将围困旅顺口的10万军队腾出来在主要方向上作战、虽然日军发动的各次强攻都被击退，但是斯特塞尔将军和福克将军不顾军事会议的意见，于1905年1月2日将旅顺口让给日本人。
1905年1月，俄第l、2、3集团军占领沙河几乎100公里的绵亘防御正面。1月25~28日，俄军指挥部企图在敌第3军团从旅顺口附近抵达之前，在沈旦堡交战中将其击败。但进攻兵力有限，未获胜利。日军指挥部将第3军团调来并新组建了第5军团后，于2月19日发起了进攻。在奉天交战中，俄军大败，退至预有准备的四平街阵地。1905年3月中旬起，陆地战场的频繁的战斗活动实际上已经停止。失败使俄军的战斗士气一蹶不振。
然而俄国1905年开始的革命却给了军队以巨大影响。奉天交战后，日军也表现消极。战争使双方民穷财尽。但到战争结束前，俄军和日军在战区的人数分别增加到78.8万人和75万人。沙皇政府在战争中孤注一掷，重建了太平洋第2区舰队和太平洋第3区舰队第1中队，它们分别于1904年10月和1905年2月，从波罗的海开往远东。1905年5月27日，它们在对马海峡同兵力占绝对优势的日本舰队遭遇，并在对马海战中被歼。9月5日在朴次茅斯市签订了朴次茅斯和约。俄国承认朝鲜为日本的势力范围，将萨哈林岛南部割让给日本，把旅顺口、大连及毗连的领土和中东铁路南支线的租借权转让给日本。沙皇制度在远东的政策彻底破产了。列宁指出：“不是俄国人民，而是专制制度遭到了可耻的失败。”俄国在战争中损失约27万人，其中阵亡5万多人。日本损失27万人，其中死8.6万多人。日本在英美的广泛支援下取得了日俄战争的胜利。英美借给日本贷款共4.1亿美元，约占日本军费的40%。沙皇政府的远东冒险遭到惨重失败，带来巨大牺牲，因而引起了俄国各族人民的愤怒，加速了第一次资产阶级民主革命的爆发。
俄国在日俄战争中失败的主要原因是：社会政治制度反动和腐朽，人民厌恶战争，经济与军事组织落后以及军队指挥方法不当和最高统帅部的消极防御战略。战区距国内中部地区遥远也起了消极作用。
日俄战争是帝国主义时代的第一个大战，它表明，一个国家的军事经济潜力和精神因素对夺取胜利具有决定性的作用。列宁在1905年写道：“一个国家的军事组织和它的整个经济文化制度之间的联系，从来还没有像现在这样密切。”日俄战争对军事学术的发展产生了极大影响。战争期间，俄国和日本各动员了120万人加入自己的军队。在日俄战争过程中，首次广泛使用机枪和速射炮。出现了迫击炮、轻机枪和手榴弹，获得了将无线电、观测气球、探照灯和高压电流铁丝网等等运用于军事目的的初步经验。军事行动有了广大规模，超出了战斗和交战的范围。
在战争过程中出现了许多集团军和方面军战役的特点，在客观上为军事学术的新领域——战役学的产生创造了先决条件。构筑有掩体、掩蔽部、铁丝网的长达数十公里的防御阵地代替了过去的筑城工事。防御开始有了纵深。由于新兵器的使用和火力的增强，密集的步兵行动和白刃突击失去了原有的作用。争取获得对敌火力优势和在战斗中各军种的密切协同具有头等重要意义。军队开始较好地利用地形和进行迫近作业。夜间战斗行动得到广泛推广。日俄战争中，俄军炮兵首次在战斗条件下从遮蔽发射阵地进行射击。后勤保障的作用不断增长，因为战斗结局在很大程度上取决于此。战斗命令代替军令而用于军队指挥的实践中。
日俄战争对发展海军学术也起了重要作用。它揭示出必须进一步提高战斗舰艇的速度，加强其火力和装甲防护，提高其触雷后的生命力。战争经验证明大口径远程火炮是舰队的主要武器。在日俄战争进程中，取得了巡洋舰在敌海上交通线行动的经验以及海上夜间战斗行动的经验。首次使用了潜艇和水雷。战争表明，陆海军协同动作的意义正在不断增长。
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