Осада Порт-Артура японцами началась в мае 1904 г. Захватив Цзиньчжоуский перешеек и порт Дальний, армия Оку двинулась на север, а блокада Порт-Артура была возложена на 3-ю японскую армию под командованием генерал-полковника М. Ноги. Командующий Квантунским укрепленным районом генерал А. Стессель отказался от наступательных действий и перешел к пассивной обороне. Но по настоянию командира 7-й Восточно-Сибирской дивизии Р. Кондратенко русские войска в мае-июне 1904 г. вступили в бои с японцами у Большого перевала, а затем — у Зеленых и Волчьих гор. Японцы потеряли 12 тыс. человек убитыми и ранеными, русские — 5,3 тыс. К моменту подхода противника к Порт-Артуру в районе крепости закончились фортификационные работы. Гарнизон крепости составляли 40 тыс. солдат, личный состав эскадры насчитывал 12 тыс. человек. Ведущую роль в обороне крепости сыграл генерал Кондратенко, пользовавшийся большим авторитетом среди солдат и офицеров.
1-я Тихоокеанская эскадра получила приказ наместника на Дальнем Востоке Е. Алексеева прорываться во Владивосток. Первая попытка (10 июня 1904 г.) закончилась безрезультатно, командующий эскадрой В. Витгефт уклонился от боя с японским флотом и вернулся в порт. Во время второй попытки (28 июля) бой с японским флотом продолжался с 12 часов дня до ночи. Русские моряки проявили высокое мужество и стойкость. В бою был убит Витгефт. Русские и японские корабли получили много повреждений, но ни один не был потоплен. Из 18 русских кораблей 10 вернулось в Порт-Артур, 7 ушли в нейтральные порты для ремонта повреждений, а крейсер «Новик» достиг Сахалина и в ходе боя с двумя японскими крейсерами был затоплен командой. После этого сражения военные корабли помогали обороне крепости.
Японцы сосредоточили у Порт-Артура 48-тысячную армию. Первый штурм крепости продолжался с 6 по 11 августа, неприятель потерпел поражение. Потери японских войск составили 25 тыс. человек, потери русских — 6 тыс. Второй штурм состоялся в сентябре. Японцы получили значительные подкрепления и осадную артиллерию. Им удалось захватить гору Длинную, но они были отброшены от горы Высокой. Потери японцев составили 7,5 тыс. человек, русских — 1,5 тыс. В ожидании похода из Балтийского моря к Порт-Артуру 2-й Тихоокеанской эскадры японское командование бросило все имеющиеся силы на захват русской крепости. Третий штурм начался 17 октября, но потери японцев были настолько велики, что М. Ноги отказался его продолжать и перешел к минно-артиллерийской войне. К ноябрю под Порт-Артуром было сосредоточено около 100 тыс. японских солдат. Четвертый штурм был начат 13 ноября, ему предшествовал мощный артиллерийский и минный обстрел русских позиций. Штурм продолжался 9 дней. На горе Высокой из 43 блиндажей уцелели только 2, Высокая была взята. Здесь японцы потеряли 10 тыс. человек, русские — 5 тыс. После взятия горы неприятель начал прицельным огнем уничтожать корабли эскадры, усилился обстрел крепости из осадных орудий. 2 декабря был убит Кондратенко. Военный совет крепости, состоявшийся 16 декабря, высказался за продолжение обороны, лишь начальник штаба полковник Рейс настаивал на капитуляции. В последующие дни неприятель захватил ряд укреплений, но путь ему преграждали вторая и третья линии обороны. В крепости оставалось продовольствие. Однако 20 декабря Стессель предательски сдал Порт-Артур японцам. В ходе боев за крепость японские войска потеряли 110 тыс. человек и 15 боевых кораблей. Капитуляция Порт-Артура позволила им уничтожить русскую эскадру, захватить 610 орудий и взять в плен 32 тыс. человек.