伊斯托明不顾当时的条令和习惯作法，将7个营中的5个营编入战斗队，预备队只留2个营。战斗于9月2日19时打响，一直在黑暗中进行，双方激烈争夺。俄军一度收复馒头山，但在R军反击下，陷于一片混乱，仓皇溃逃。
结果
时官屯一馒头山战斗的失利，使库罗帕特金有了放弃反击计划的借口。他不了解当时R军已投入全部兵力，并且遭到重大损失，尤其是第1军单独与俄军强大集团相对垒，处境不利。
日方决定1904年9月3日晨将第l军撤回太子河右岸。就在R军行动之前2小时，库罗帕特金命令俄军放弃辽阳，退守奉天，在辽阳会战中白白损失1．7万人。
到会战结束时，俄军大部分预备队始终未投入战斗。1904年9月3日俄军向奉天撤退时，R军无力组织追击，直到1904年9月4日才小心翼翼地进入辽阳。此役，R军损失约2．4万人。
沙河攻守
辽阳会战后，日俄两军大体上在奉天与辽阳之间的沙河地区互相对峙。1904年9月底，东北地区俄军约达21万人，758门炮，32挺机枪。防线长达90公里。
同期，沙河地区R军约12万人，488门炮。前一阶段作战，R军消耗很大，为补充兵员，在国内进行了总动员，但仍不能根本改变兵力对比。
在这种情况下，日方决定在沙河地区转入防御，等待第3军尽快从旅顺解脱出来，北上增援。同样，库罗帕特金虽然拥有相对兵力优势，也不急于发动反攻，仍然是依托既设阵地等待R军进攻。
但沙皇政府迫于俄国国内G命运动的高涨和辽阳会战后国内对战争的不满情绪，要求库罗帕特金发动攻势，解旅顺之围，借以挽回帝国的“荣誉”，提高沙皇政府一落千丈的地位。
库罗帕特金制订的进攻计划，是对浑河与太子河间之敌实施攻击，并占领太子河右岸，实际上就是把R军赶过太子河。
俄军分左右2个集团：左翼3个军，由施塔克尔堡指挥，向本溪湖方向实施主攻（该方向是山地）；右翼2个军，由比尔德林格指挥，缓慢地向沙河方向前进，任务是把主攻方向的敌人吸引过来。
另以3个军作为预备队。左右两集团的进攻正面共50公里，总的进攻速度，每昼夜不超过5公里。这个计划主攻指向山地，而俄军没有进行山地战的准备，特别是缺少山炮。
更糟的是，俄方进攻的准备工作不隐蔽，被日方发觉（R本间谍活跃于俄军后方，加之日方从俄国军官尸体身上搜出作战计划），完全丧失了突然性。沙河会战
R军统帅大山元帅决定将计就计，首先利用对俄军不利的山地地形，以防御战消耗、疲惫俄军，然后投入新锐力量，转入进攻，猛攻俄军中央和右翼，一举歼灭东北俄军主力。
1904年10月8日，俄军东部兵团（由73个步兵营和34个骑兵连组成）出现在R军右翼。从该地区可以攻击日第1军翼侧。
1904年10月9日，由45个步兵营和18个骑兵连组成的部队，对R军右翼边缘（位于本溪湖—带）发起攻击。
部署在这个方面的R军，只有梅泽道治少将指挥的近卫后备步兵旅8个营。由于防守坚决，被R军誉为“光荣的梅泽旅”。大山总司令官顶住了俄军东部兵团的猛烈攻击。1904年10月10日，又集中全军主力，从R军左翼向东北方向的敌人发起总攻。这次进攻因与猛插俄军右翼的骑兵第2旅（旅长闲院宫载仁亲王）相配合，结果俄军不得不于1904年10月12日开始全面退却。
R军立即利用这一有利时机转入进攻，R军这一行动，导致一系列激烈的遭遇战。在某些情况下，遭遇战不仅昼间进行，而且夜间也进行。夜战中，双方均不使用炮兵，部队以密集队形投入攻击，士兵胳膊挨胳膊，大多数场合夜战以刺刀白刃战告结束。
为识别敌友，俄军士兵袖缠白布带。这种激烈的遭遇战持续至1904年10月15日。日
军进展不大，只是在某些地段将俄军顶回沙河地区。
大山决定在既得阵地上转入防御。
与此同时，库罗帕特金决定1904年10月16日晨在自己右翼发动进攻，以恢复在沙河左岸的原态势。
但15日夜间，日第二军奥保巩部，以奇袭攻占俄军左翼第1军地段内具有决定意义的制高点万宝山（位于沙河堡地区）。
R军占领该高地，就造成了突破俄军防御中心的威胁。因此，库罗帕特金放弃原定进攻计划，令第1军不惜一切代价夺回该高地。
经16～17两日激战，俄军以伤亡3000人的代价夺回了高地日方死亡1500人。双方各自巩固既得阵地，加修工事，互相对峙，偶尔出动侦察部队或进行炮击。
这种情况一直持续到1905年1月奉天会战为止。整个会战，俄方损失4万余人，日方损失2万余人。
旅顺陷落
日方鉴于自己兵力不足，而俄国增援部队源源开到远东，战争旷日持久对己不利。唯一出路是把困在旅顺的第3军解脱出来。
同时，俄国波罗的海舰队正在东调途中，一旦与远东舰队会合，实力将超过R本舰队。因此，R本统帅部利用沙河会战后俄军按兵不动之机，将全部后备力量投入对旅顺的攻击，力争尽快夺取旅顺。
早在1904年8月R军首次强攻旅顺受挫之后，就加强了第3军的兵力，运来11英寸口径的攻城炮（该种11英寸的榴弹炮射程达到1万码，炮弹重达550磅，飞行中发出特殊的轰鸣，而被别称为“火车弹”在旅顺外。
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