Против 23 500 человек пехоты, 600 человек кавалерии и 60 орудий противника на правом берегу Тайцзыхэ Куропаткин сосредоточил группировку, насчитывающую 57 тысяч человек пехоты, 5 тысяч кавалерии и 352 орудия.
Выставив против сосредоточенных для контрнаступления в сторону Яньтайских копей русских частей заслон, японцы в ночь на 19 августа атаковали 2-й и 4-й армиями главные Ляоянские позиции на правом фланге и в центре. Все эти атаки были успешно отражены.
19–20 августа разыгрались упорные бои между войсками 17-го армейского корпуса, дивизией Орлова и войсками 1-й армии Куроки.
Дивизия Орлова, состоящая из резервистов, при выдвижении для атаки японцев заблудилась в гаоляне и в панике отступила. Управление ею было потеряно, так как генерал Орлов в начале боя получил ранение.
Генерал A.B. Самсонов, учитывая важность обороны Яньтайских копей, занял спешенными сотнями позицию впереди их и при поддержке 3-й Забайкальской казачьей батареи в течение целого дня отражал яростные атаки японцев.
К левому флангу Самсонова вечером 20 августа подтянулись забайкальцы Мищенко для прикрытия разбитой на Яньтайских копях дивизии Орлова, но Куропаткин приказал ему обеспечить стык между 17-м и 1-м Сибирскими корпусами, и тем самым ограничил возможности отряда, обрекая его на бездействие.
Спешенные сотни забайкальских и уральских казаков стояли в трехметровом гаоляне против японских пехотных цепей, ни те ни другие продвинуться вперед из-за топкого болота, в которое превратились эти поля после обильных дождей, не могли. Бой преимущественно велся артиллерией. В обшей сложности 38 сотен и 12 орудий генералов Мищенко и Самсонова имели пассивную задачу и не могли повлиять на исход боев на правом берегу Тайцзыхэ.
Не лучшим образом действовал генерал Любавин, имея четыре пехотных батальона, 18 сотен и 12 орудий, направленных против отряда Умесавы, переправившегося у Бенсиху. Казаки Любавина отходили на север от Бенсиху под воздействием одного пехотного батальона противника, в то время как главные силы Умесавы повернули на запад, к Яньтайским копям.
Таким образом, несмотря на численное превосходство, командиры конных отрядов, скованные указаниями сверху, не сумели активно противодействовать обходящему левый фланг противнику, не пытались прорваться в тыл наступающей японской группировке. В бою 20 августа в отряде Мищенко погиб только один казак, а у Самсонова вышло из строя 3 офицера и 53 казака, в то время как потери пехотных русских частей во время боев за Сыкватунь и Нежинскую сопку в течение 19 августа составили 3280 человек.
Руководимые нерешительными начальниками, забайкальские, уральские, сибирские казаки упустили шанс прославить свои войска под Ляояном.
Лучше действовала артиллерия казаков. Например, 1-я Забайкальская казачья батарея непрерывно и бесстрашно вступала в бой с японской артиллерией и пехотой у Сыкватуня и Нежинской сопки, а с началом отхода армии вечером 23 августа к Шахэ, прикрывала арьергард — конный отряд Мищенко.
Отступая последними к Яньтаньской железнодорожной ветке, забайкальские казаки собрали несколько сот раненых и брошенных на поле боя сибирских стрелков 1 — го Сибирского армейского корпуса и дивизии генерала Орлова.
Прикрывая отход в центре, во взаимодействии с конными отрядами генерала Самсонова и Грекова, казаки Мищенко отошли к деревне Хоутхай. С этого места, ввиду того, что японцы прекратили наступление, было решено вести разведку противника. Район действий урало-забайкальцы поделили на два участка. Разведку проводили разъездами и наблюдательными постами. Сопку, на которой находились уральцы, стали называть Уральской. Забайкальцы пост наблюдения выставили у деревни Инта.
В целях улучшения своих позиций и разведки японцы предпринимали небольшие наступательные действия. Однажды они захватили Уральскую сопку, но были атакованы уральским полком с фронта, а тремя сотнями 1 — го Верхнеудинского полка забайкальцев — с тыла. Не приняв боя, японцы отошли на соседнюю сопку с кумирней, где их атаковали три сотни верхнеудинцев под командованием есаула Чеславского и подошедшая на помощь сотня 1-го Читинского полка. Казаки наступали в пешем порядке. После первых выстрелов японцы покинули позицию и отошли в близлежащую деревню. Прибывший к месту боя генерал Мищенко с одной сотней читинцев и двумя орудиями 1-й Забайкальской казачьей батареи приказал обстрелять деревню Тумынзы. Не выдержав шрапнельного огня двух орудий, японцы оставили окопы. Проникнув за отступившим противником на перевал Тумынзы, казаки обнаружили за ним большие силы японцев. Однако по приказу командующего 4-м Сибирским корпусом вырвавшиеся вперед казаки Мищенко были возвращены в исходное положение.
Русская армия отступила к Мукдену в образцовом порядке и, отойдя на 50–60 километров, заняла новые позиции. Под Ляояном она не была побеждена силой оружия в открытом бою. У японских генералов нервы оказались крепче, чем у русских, они не поддались соблазну отвести в исходное положение свои потрепанные войска, а бросали в бой все новые и новые резервы, не выпуская инициативы из своих рук. Русское командование, с другой стороны, не израсходовало свои резервы и могло бы нанести ими контрудар по флангу наступающих войск, но подобное решение не пришло в голову ни Куропаткину, ни Бильдерлингу. Последний был виновен в том, что допустил безнаказанную переправу японцев на правый берег Тайцзыхэ, не принял абсолютно никаких мер по уничтожению первых незначительных частей противника и, более того, являясь генералом от кавалерии, то есть кавалерийским начальником, не сумел в этой ситуации правильно использовать конный отряд генерала Любавина. В свою очередь генерал Любавин не проявил инициативу, настойчивость в противодействии переправы японцев. Ожидая указаний сверху, он при первых выстрелах отводил казаков назад, нередко теряя огневую связь с противником.
Казаки большей частью действовали в пешем строю, не используя свое преимущество при маневре и стремительной атаке японской пехоты лавой в конном строю. Шашками рубить противника так и не пришлось, а противостоять ему в обороне жидкая, плохо обученная пехотному делу казачья цепь не могла, поэтому постепенно откатывалась все дальше и дальше от реки.
Оставив Ляоян, Русская армия лишилась важной базы снабжения. Большие запасы снаряжения, вооружения, продовольствия достались как трофеи японцам.
В ходе боев под Ляояном русские потеряли 541 офицера и 16 493 рядовых, японцы — 600 офицеров и 23 243 солдат. Потери забайкальцев были мизерные.
На новых позициях под Мукденом Русская армия расположилась следующим образом: шесть корпусов стали за рекой Хуньхэ, на правом ее берегу: два корпуса — 10-й и 2-й Сибирские, прикрывая главные силы, оставались на левом берегу Хуньхэ, 10-й корпус — впереди Мукдена, а 2-й — у Фаншена, на дороге из Бенсиху в Фушан, обеспечивая левый фланг армии.
Авангарды армии находились на фронте Куанлинпу — Линшинпу — Миоя — Тенцзяой.
Впереди них, на расстоянии 10 верст от Джаугуаньпу, на реке Хуньхэ, через Шилихэ и далее на восток до дороги из Фушуна на Далинский перевал, действовала кавалерия («кавалерийская завеса»). Фронт этой «завесы» составлял 80 верст. На правом его фланге находилась конница генерал-майора М.И. Грекова, далее — 1-я отдельная Забайкальская казачья бригада генерал-майора Мищенко, за ней — дивизия генерала Самсонова и на левом фланге — отряд генерала Ренненкампфа.
Японская армия остановилась на линии Ляоян — Яньтайские копи — Ваньяпуза (Баньяпуза). Передовые ее части находились перед нашей конницей. Кавалерия Акиямы — 7 кавалерийских полков, один пехотный полк и три батареи — занимала левый фланг их передовой линии, между Тутайцзы и Тадусампу.
Линия передовых постов противника тянулась от Ваньяпузы (Баньяпузы) до Сандепу, в двух-трех верстах впереди русских.
Главные силы двух противостоящих армий были удалены друг от друга на расстояние около 40 верст.
В течение четырех недель обе стороны совершенно бездействовали, пополняя свои понесшие потери части и дав им отдых.
Ежедневно в Мукден прибывали войска из России, лучше подготовленные и оснащенные, чем запасные части, вроде дивизии Орлова. Накапливались силы для наступления, которое могло спасти падавший престиж Русскою правительства и армии, успокоить недовольство общественности. Штаб Маньчжурской армии приступил к подготовке наступательной операции по разгрому японских войск на правом берегу Тайцзыхэ.
Две воюющие армии стояли друг против друга на фронте в 80 верст, между их авангардами не было и 20 верст, то есть меньше одного перехода конницы, а сторожевые части русских находились в 2–3 верстах от японских. В этот узкий коридор была втиснута вся наша кавалерия, насчитывающая свыше 18 тысяч шашек. Прижатая к фронту противника, она лишилась возможности для маневра и ведения активной разведки. По сути дела, казаки действовали как пехота, потеряв все преимущества конницы. Разъезды их не могли пробиться через плотное японское сторожевое охранение к главным силам и провести глубокую разведку противника и местности на направлениях предполагаемого наступления.
