Куропаткин первоначально планировал дать противнику новый бой у Хайчена, но почти сразу же отказался от такой мысли: 1-я японская армия, которая нанесла поражение 10-му корпусу и потеснила Восточную группу, оказалась всего в 35 километрах от Ляояна. Командующий приказывает Южной группе оставить Хайчен и, совершив два перехода, занять для обороны позиции у Айсянцзяна.
Такие беспричинные для нижних чинов и младших офицеров отступления без упорных боев все дальше на север надломили боевой дух русских войск. К тому же длительные переходы по раскисшим от частых дождей дорогам изматывали людей физически. Участник ляоянских боев будущий советский генерал-лейтенант А.А. Игнатьев писал об отходе войск к Ляояну, что войска Маньчжурской армии "с глухим сознанием какой-то несправедливости отступали по приказанию начальства даже там, где противник был успешно отбит стройными залпами и могучим штыком наших сибиряков".
Ляоянский укрепленный район состоял из трех оборонительных позиций полевого типа: арьергардная, передовая и 15-километровая главная. Окопы были вырыты, как правило, полного профиля, перед ними местность для обстрела была на 200-500 метров расчищена от зарослей гаоляна, служившего прекрасным укрытием как японской, так и русской пехоты. Первая линия обороны имела 8 приспособленных для круговой обороны земляных фортов, которые находились друг от друга на расстоянии в 2-3 километра и полукругом охватывали город и железнодорожную станцию Ляоян с ее армейскими складами. Подступы к фортам затруднялись "волчьими ямами", фугасами, проволочными заграждениями, рвами. Гарнизон такого полевого форта обычно состоял из двух рот пехоты с пушками и пулеметами.
При всех своих инженерных достоинствах Ляоянская позиция русской Маньчжурской армии имела два существенных недостатка: открытые фланги и возможность обстрела противником самого Ляояна из дальнобойной артиллерии. Кроме того, русские войска оказались "прикованными" к единственной железнодорожной магистрали, которая связывала Ляоян с Мукденом, главной тыловой базой Маньчжурской армии, и где находился ее армейский резерв - 5-й Сибирский корпус.
План генерала от инфантерии А.Н. Куропаткина и его армейского штаба на Ляоянское сражение от 11 августа вновь оказался чисто оборонительным. Поэтому почти третья часть штыков и около половины артиллерии оказались в составе не боевых сил, а в резерве. В куропаткинском плане даже мысли не было о возможности перехода от обороны к наступлению. План же маршала Ивао Оямы был чисто наступательным, на окружение и полный разгром русских в Ляояне. Однако в этом и заключалась его нереальность.
События под Ляояном начали развиваться следующим образом. 11 и 12 августа японская сторона провела против русской оборонительной позиции в ряде мест сильную разведку боем и заняла несколько высот. Один из таких боевых эпизодов описывается так:
"На рассвете загорелся серьезный бой. Японские горные батареи на перевале с деревом, найдя, что оно слишком далеко от позиции русских, подошли ближе, и орудия на гребне открыли огонь по двум русским орудиям к северо-востоку от д. Пегоу. Эти орудия, в свою очередь, нанесли некоторое поражение правофланговой роте 46-го полка и заставили ее отойти на восточную сторону кряжа. Тамбовский полк на высоте 1900 метров очутился под ружейным огнем с северной стороны ущелья и батальона, занимавшего Сурибаши-яму.
К 10 ч. утра полковник Клембовский вызвал из резерва три роты и в то же время роты, расположенные на высотах, ударили в штыки и отбросили часть атакующих к сопке, на которой стояли горные орудия. Но эта атака облегчила положение полка только временно, так как японцы снова перешли в наступление и бой разгорелся с таким упорством, что нередко бойцов разделяли каких-нибудь 5 ярдов. По временам русские скатывали вниз камни, и у японцев оказалось много раненых и убитых этим способом.
Узнав к 11 ч. утра об отходе 9-й дивизии с передовой позиции, полковник Клембовский счел необходимым усилить свой правый фланг ротой из резерва. В его распоряжении осталась только полурота, так как одна рота находилась в прикрытии артиллерии. Японцы также израсходовали все свои резервы, и незадолго до полудня бой прекратился как бы по обоюдному уговору".
В ночь на 13 августа японцы атаковали позиции Восточной и Южной групп войск Маньчжурской армии. Общее наступление трех неприятельских армий сопровождалось напряженным артиллерийским боем, в котором участвовало до тысячи орудий разных калибров. В течение 13 августа было выпущено свыше 100 тысяч снарядов. На направлении главных ударов атакующие смогли создать над обороняющимися превосходство в пехоте и артиллерии в 2 раза.
После полудня дивизии 2-й армии генерала Ясукаты Оку атаковали правый фланг 1-го Сибирского армейского корпуса и потеснили его в ряде мест. Генерал Штакельберг запросил помощи у командующего, и Куропаткин прислал на помощь 15 батальонов пехоты из резерва. Они с ходу пошли в бой и восстановили положение. Японцы с большими потерями откатились на исходные позиции. Однако оборонявшиеся этому не придали значения и не нанесли по противнику контрудар".
Японцам в атаке в большинстве случаев удалось добиться частных тактических успехов. Однако их Гвардейская дивизия потерпела серьезную неудачу. Когда она обходила правый фланг 3-го Сибирского корпуса (переименованные войска Восточного отряда), то сама попала под фланговый удар русского резервного полка полковника Е.И. Мартынова. Императорские гвардейцы ударом в штыки были обращены в паническое бегство. Правый фланг 3-го корпуса начал было продвижение вперед, но был остановлен корпусным командиром генералом Н.И. Ивановым - тот не имел на сей счет приказа командующего армией.
Бой завершился повсеместно с полным наступлением темноты. Атакующие за один день потеряли более 8 тысяч солдат и офицеров. К вечеру у русского командования была хорошая возможность перейти в контрнаступление против 1-й японской армии, которая понесла наибольшие потери, но генерал от инфантерии А.Н. Куропаткин не решился на такой шаг. Более того, он потребовал от генерала Штакельберга возвратить с передовой посланные ему резервные батальоны, невзирая на возражения корпусного командира.
Утром бой повсеместно возобновился. Особенно кровопролитным он оказался на горе Кустарной. Японская пехота вклинилась здесь в оборону русских, но попала в искусно созданный русскими артиллеристами огневой мешок. Положение японцев на высоте усугубилось еще и тем, что по ней открыли огонь и свои батареи. Атакующим с большими потерями пришлось оставить гору Кустарную.
За день атаки японцы были отбиты русскими всюду, и противнику так и не удалось взломать передовые ляоянские оборонительные позиции. С наступлением темноты русские войска без огневого воздействия неприятеля оставили их и без потерь перешли по наведенным мостам на правый берег реки Тайдзыхе. Настроение солдат и офицеров было подавленное, росло возмущение высшим начальством, которое вновь приказало отступить, на сей раз перед избитым за день и выдохшимся врагом. По приказу Куропаткина русские войска без боя оставили Айсянцзянский участок обороны Ляояна.
Трудности продвижения обозов и артиллерии по размытым продолжительными дождями грунтовым дорогам превзошли всякие ожидания. Лошади и люди выбивались из последних сил. Порой в простое полевое орудие приходилось впрягать по 24 лошади и те не могли тащить за собой завязшую в непролазной грязи пушку. Бывали нередкие случаи, когда такие орудия приходилось бросать по пути отступления и они становились "трофеями" наступавшего вслед противника.
Вечером 15 августа войска Южной и Восточной групп заняли передовую оборонительную позицию, которая находилась всего в 7-9 километрах от города. Теперь Ляоянское сражение переместилось с горной местности на равнину. Это давало преимущество прежде всего атакующей стороне, поскольку ей теперь не приходилось с большими потерями в людях штурмовать высоты. Одновременно отход русских ближе к Ляояну позволил японским 1-й, 2-й и 3-й армиям сомкнуть фланги. Уже одно это являлось большим тактическим успехом.
Начался второй этап Ляоянского сражения. Командующий Маньчжурской армией вновь немалую часть своих сил оставил в армейском резерве и для наблюдения за флангами: 2-й и 4-й Сибирские, 17-й армейский и прибывавшие полки 10-го армейского корпуса. Опыт же предыдущих боев на полях Маньчжурии наглядно показывал, что резервные войска в них обычно не использовались, а сохранялись "на всякий случай". На передовой позиции оказались только три корпуса - 1-й и 3-й Сибирские и 10-й армейский.
К 17 августа 1904 года численность русской Маньчжурской армии под Ляояном достигала 180 тысяч человек при 644 орудиях. Три японские армии имели в своем составе 130 тысяч человек при 484 орудиях. Общее соотношение сил было в пользу русских по пехоте 1,4 : 1, по артиллерии 1,3 : 1. Правда, штаб Маньчжурской армии опять располагал преувеличенными данными о противнике. По данным разведывательного отдела армии, японцы имели под Ляояном 153 тысячи человек, 568 орудий и 2900 сабель.
