斯塔克尔伯格率领俄罗斯西伯利亚第1军在得利寺以南的铁路上布下防御阵地，打算在这里迎击奥保巩的日本第二军。6月13日，经过补充重组的日本第二军来了。
6月14日双方的战斗首先从从炮战开始，日军的炮不仅数量多，并且打得准。俄军虽然装备了最新式的m1903式野战炮，射程和射速都碾压日军的大炮，但是因为炮太新炮手还没有充分掌握。另外，俄罗斯炮兵还是老观念采取近距离平射的方式使用新炮，这就让俄军的射程优势完全无从发挥，反而被日本炮兵压制。
其实这种情况完全可以避免，前一天斯塔克尔伯格看到炮兵部署阵地的时候，就要他们把阵地放到后面隐蔽的地方，用间接火力支援步兵作战，但是炮兵军官说将军您有所不知，间接火力只能打固定目标，支援步兵还得直接瞄着打。于是大炮还像过去一样摆在面上，仗打起来后就被日本炮兵毫不费力地敲掉了。
第一天的战斗规模不大，双方都准备在第二天发起进攻。斯塔克尔伯格打算6月15日一早发起他的反攻，不过给手下发布的都是口头命令，发起进攻的时间也没有明确，命令还是分别下达的，弄得很多人不清楚到底几点开始进攻。早上7点钟只有亚历山大·格恩格罗斯中将率领的步兵师发起进攻，虽然让对面日军第3师团吃了一惊，但并没有取得很好的效果，进攻很快就被打退。
而日军的进攻显然经过精心策划，日军并没有如俄军设想的那样采取正面进攻，只是派第3和第5师团正面佯攻，第4师团则从西面包抄俄军的右翼。
日军第二军的佯攻起到了作用，斯塔克尔伯格判断日军主攻方向是他的左翼，他把预备队大都派去了左翼。俄军的前哨还是发现了包抄右翼的日军，赶紧发信号给斯塔克尔伯格上将，但是雨雾蒙蒙的天气，让他们日光仪发出的信号，没有被斯塔克尔伯格收到。俄军没想到日军会从那个方向发起进攻，没有往那边铺设电话线。
快到中午的时候，斯塔克尔伯格才收到日军对他暴露的右翼发起猛攻的报告。斯塔克尔伯格亲自带人前去增援，激烈的战斗让他不得不两次更换座驾。见情况不好，斯塔克尔伯格开始贯彻库罗帕特金的指示下令撤退。撤退过程中格恩格罗斯的部队遭受严重的炮火打击，宝贵的火炮也丢了，但总的来说俄军的撤退是有序的。
激烈的战斗一直持续到下午2点，下午俄罗斯增援部队乘火车抵达。斯塔克尔贝格命令新来的部队打阻击，把伤员和损失较大的部队先撤走，萨姆索诺夫指挥的骑兵部队断后。
到当天下午的3点俄军即将全线崩溃之际，一场突如其来的暴雨挽救了俄国人。暴雨让能见度几乎下降到零，减缓了日军前进的步伐，让即将陷入困境的俄军安全地撤走了。
这一仗俄军阵亡477人，受伤2240人，失踪754人，当然也有说法损失过万。日军517人阵亡，946人受伤，俄罗斯方面试图解救旅顺的努力被扼杀在了摇篮里。
俄军前前后后投入30000多人，虽然比进攻的35000人的日军第二军人数略少，但是俄军占据地形有利的阵地，坚决抵抗未必会处于下风，仗打败了，显然锅总司令还要背上一大半，谁让库罗帕特金给他们下的命令是不与优势敌军决战呢？
日军在得利寺击败俄罗斯前来解旅顺之围的部队，也让旅顺彻底成为了一座孤城。
得利寺之战俄军失利后，阿列克塞耶夫总督依然要求库罗帕特金主动出击，他要库罗帕特金顶住日本第二军和第四军的进攻，先把日本第一军打回朝鲜去。但是库罗帕特金依然故我，想等更多的援军特别第17军到来后，再做些事情。库罗帕特金认定日军实力强大，需要再增加四个军才可以采取攻势行动，这就要等到8月中旬了。
其实库罗帕特金的判断有误，日军的真实实力只有他想象中的一半。不过这不能全怪这位总司令，俄军的情报工作太差，战斗民族又祸害当地人太甚，当地人精日远远多于精俄，不肯提供消息给俄军，因此对于日军的实力和部署，俄军高层只能靠猜了。说起来猜，在猜上阿列克塞耶夫猜得比库罗帕特金准。
1904年6月20日，日军成立了满洲军总司令部；由陆军参谋总长大山岩大将出任总司令，次长儿玉源太郎大将出任满洲军总参谋长；山县有朋元帅接替大山岩出任日本陆军参谋总长；
日本海军参谋总长自甲午战争后，直到日俄战争结束，始终由伊东祐亨大将担任。
除了第一军、第二军、第三军、第四军外，满洲军总司令部直辖：
弘前第8师，下辖第4、第16旅；师长立见尚文中将（男爵）；
后备步兵第1旅，旅长隠岐重节少将。（1905年7月18日因病退役，该旅第2联队长太田贞固大佐晋阶少将旅长。）
第1师师长伏见宫贞爱亲王调回国内大本营，该师第1旅旅长松村务本少将升任中将师长；第2师第3旅第4联队长山本信行大佐晋升第1旅少将旅长；
骑兵第2旅划入第一军编制，旅长闲院宫载仁亲王（少将）；
6月24日，日军第四军组建完毕，其编制为：
军长：野津道贯大将（伯爵）
参谋长：上原勇作少将
第10师师长：川村景明中将（男爵）；
后备步兵第3旅旅长：大久保利贞少将（日俄战争后以陆军中将退役）
后备步兵第10旅旅长：门司和太郎大佐（1905年7月18日在后备第7旅任上晋阶陆军少将）
后备步兵第11旅旅长：友安治延少将（战后晋阶陆军中将）
（注1：日军常规步兵旅每旅辖2个联队，后备步兵旅则每旅辖3个联队；
注2：后备第10旅直接配属第10师指挥。）
而俄军方面第二西伯利亚军团司令官扎苏里奇中将于5月1日擅自弃守鸭绿江防线，令库罗帕特金元帅很是不满，他向尼古拉二世要求派遣密友叶卡捷琳诺斯拉夫总督（今乌克兰第聂伯罗）、俄国陆军名将费奥多罗·凯勒中将（伯爵）至远东担任他的主要助手。
5月5日，尼古拉二世命阿列克谢耶夫总督赴沈阳；其关东军总司令兼职由第三西伯利亚军团司令官阿纳托利·斯托塞尔中将（男爵）接任；由凯勒伯爵出任第三西伯利亚军团司令官，实际还兼管扎苏里奇的第二军团。
6月15日，斯坦博格中将的第一西伯利亚军团在瓦房店败退；经尼古拉二世批准，第一、第二、第三军团由凯勒将军统一指挥，这样，费奥多罗·凯勒伯爵成为辽东半岛俄军的前线最高指挥官；当时俄军海军第一名将为4月13日阵亡的马卡罗夫中将，陆军第一名将则为费奥多罗·凯勒将军；因此，虽然他初来乍到，但各军团将领还是服气的。
费奥多罗·凯勒将军观察日军部署，判定日军战略与10年前如出一辙，金州半岛的日军和鸭绿江的日军必然要在海城会师，唯一的不同，10年前他们会师后是佯攻沈阳，实攻锦州，但现在必然是在海城集结，北攻辽阳、沈阳；欲要阻止在鸭绿江西岸安东、凤凰城的日第一军到达海城，连山关摩天岭（海拔970米）是日军必须逾越的关隘。
费奥多罗·凯勒将军遇到的两大难题，一是第一军团在瓦房店之役减员严重，二是第二军团在鸭绿江之役丢弃了太多军火辎重；他能做的，就是利用他的威望和能力，使俄军在短期内恢复旺盛的斗志。
费奥多罗·凯勒将他的三个军团分为两大部，一部在海城、营口、大石桥、盖州一线构筑阵地，阻击金州半岛日军北上；一部进驻本溪、辽阳以南、岫岩以北的千山山脉各隘口，以阻止日第一军西进。
费奥多尔·凯勒跟库罗帕特金关系很好，他研究了日军的行动，注意到到目前为止，日军的行动跟上一次甲午战争的时候很像，那一次日本集中三个军合攻海城，这样看来，下一步日军的进攻方向应该是海城。费奥多尔·凯勒把研究结果给库罗帕特金一汇报，库罗帕特金觉得有道理，赶紧从各处抽调部队加强海城方向的防御，连费奥多尔·凯勒那里也抽走了两个团。
既然是这样，那么眼下在凤城的黑木为桢的日本第一军也会向西进攻，于是库罗帕特金命令凯勒向凤城前进，威胁将要向西进攻的日军的右翼和补给线。同时保罗·冯·伦宁坎普率领的5000名骑兵的跨贝加尔哥萨克师，配合费奥多尔·凯勒的行动。
这多少也算是攻势吧，好歹要给总督个面子。
费奥多尔·凯勒抽调七个半营前往凤城，到了距离凤城不到十公里的地方，也没有见到一个日本兵，于是6月18日费奥多尔·凯勒撤回了摩天岭。
6月24日，日第一军西宽二郎大将率领他的第2师1.1万人由凤凰城向摩天岭进发；6月26日，驻守摩天岭的俄军第3师第1旅第9团，由于联络的混乱而离开摩天岭；6月30日，日第一军西宽二郎付出了伤亡7700人的代价占据了摩天岭，其讶异之情不亚于奥保巩兵不血刃占领大连。
1904年6月30日清光绪三十年五月十七日，日本第一军第二师团侵占本溪县境内分水岭、摩天岭及南新开岭一线。
在得知日军占据摩天岭后，费奥多罗·凯勒立即部署反攻；从三个军团抽调了第9步兵师1个整师，第3师大部、第2师、第6师、第22师各1团，另附3个炮兵团，共26600人，由他亲自率领，于7月4日开始全面反击；
7月4日，俄军步兵乘大雾向摩天岭发动进攻，被日军步兵三十联队第一大队击退。7月7日，俄军以4个大队的兵力再次发起攻击，日军步兵三十联队、骑兵第二联队拼力抵抗，战斗十分激烈。双方都有大量伤亡，俄军终被击退。
7月8日晚，第一军军长黑木为桢大将亲率近卫师团（师长长谷川好道大将）增援摩天岭，全军不许穿皮鞋、胶鞋等任何能发出声音的鞋子，黑木大将自己穿的是草鞋；1904年的7月10日凌晨5点15分摩天岭战斗打响，日军近卫师团出现在俄军右翼后方，激战至10:00，在日军的疯狂冲击下，费奥多尔·凯勒终于下令撤退。
7月13日，阿列克谢耶夫总督、库罗帕特金总司令严令费奥多尔·凯勒将军必须夺回摩天岭；鸭绿江之战过后，费奥多尔·凯勒伯爵接手扎苏利奇指挥俄罗斯东满支队，向凤城通往辽阳的摩天岭上的日军阵地发起总攻击，日军阵地被直接拿下。
此时在凤城的日本第一军正在休整补给，在没有完全准备好之前，黑木为桢决定按兵不动。对于伦宁坎普的骑兵，只是命令把他们逐退，黑木为桢不想暴露自己的意图。
其实是费奥多尔·凯勒过于教条了，上一次甲午战争日军的对手是清国，拿下海城就离清国的首都北京更近了一步。但这次的对手是俄罗斯，俄国在满洲的“首都”是哈尔滨，三路日军的目标是向北，争取在辽阳地区跟俄军进行决战。.