第3师团随军记者冈本敬二记道：“辽阳犹如关原和滑铁卢，是日俄两国以国运相赌的大战场，已到了决定天下大势之际！”
8月31日零点，俄满州军司令部收到“土民情报”，称东面的日第一军已进入太子河北侧，库罗帕特金对此感到忧虑。之前判断，第一军会在太子河以南参加辽阳攻击战，因此俄军南部兵团放弃了第一线（鞍山站线）和第二线（小沙河线）而集结于首山、北大山、早饭屯以及太子河北岸黑英台的第三线阵地，如果日军的第1军出现在太子河北岸，情况将出现变化。太子河在辽阳背部，作为俄军主根据地和补给基地的奉天位于河的北方，第1军显然是要切断奉天和辽阳的联系！
库罗帕特金考虑了两个对策：一是将预备兵力投入南部兵团，首先击溃南面的第二、第四军，然后再对付日军第1军；二是将南部兵团从第三线后撤至辽阳面前的第四线堡垒阵地，缩小战线后将多余兵力投入东北方向击退第1军，确保后方联络线。
考虑到总预备队兵力不多，且向南进攻并无绝对把握，而后方通道的安全必须确保，最后库罗帕特金选择了第二个对策！
凌晨一点十五分，库罗帕特金命令俄军南部兵团后撤的命令完成，只等确认日军第1军渡过太子河后就下发。根据命令，西伯利亚第4军将部署在第四线堡垒阵地后方的铁路西侧，东侧则配置第10军一部和西伯利亚第2军，另外西伯利亚第3军布置在辽阳市北部，西伯利亚第1军和第10军余部移往太子河北和辽阳东面与第17军连接。
东面由于日军第1军的威胁导致库罗帕特金采取了退往奉天的策略，这个决定完全出乎日军的意料。第三线阵地中首山和北大山是这一地区的制高点，其北方是开阔地，如果被日军在此处设置炮兵阵地，第四线阵地和市区将遭受直接炮击，因此放弃这一线阵地等于放弃了辽阳。日军和一般日本国民都认为辽阳是关键地域，必将发生大会战，甚至认为拿下辽阳俄军就会投降，因此俄军必定会死守首山和北大山，苦战是可以预期的。
首山至北大山一线高地位于铁路东侧，长约3公里，148高地位于中间。这条高地线前面为第2军第6师团、第3师团和第4军第5师团第21联队，第6师团将从铁路西侧攻击首山，第3师团以第34联队攻击148高地，第33联队、第6联队、第18联队攻击北大山，第21联队位于第6联队和第18联队之间。各部之间的配合和攻击时机成为关键问题。
而俄军在这三处高地的四周都布置了阵地，形成了全方位的交叉火力。单点攻击显然不利，为避免损失，日军准备采取齐攻以期一举拿下三处高地。但是这个希望并未实现。
凌晨三点二十分，第34连队长关谷铭次郎大佐下令出发，第3、第1大队沿铁路东侧的道路左右并进，第2大队跟随在第1大队之后。20分钟后，右侧的第33连队、第6连队出发，并相互取得了联络，最左侧的第33连队位置略靠前。
四点钟，橘周太指挥的日军第34联队第1大队越过土台子东北的壕沟向148高地前进，此时雨已停，月光下的大地一片泥泞。
前往北大山的各部陆续被俄军察觉，枪炮声响了起来。第33联队和第21联队等待着第6联队的行动，而第6联队在等第18联队的进展，第18联队则受阻于铁丝网。这几个联队非常注意协同行动。
而此时第34联队第1大队和左翼的第3大队失去了联络。第3大队一直沿道路前进，逐渐与第1大队分离，第2大队也没有及时跟上第1大队，前往联络的第2大队长铃木柯则少佐不仅没有找到第1大队，还和本队走散了。
就这样，当天第二军右翼的攻击成了最令人担忧的分散攻击，以第1大队的独立攻击拉开了帷幕。而第1大队并未注意到周围的情况，以第1、3中队居前、第2、4中队在后的队形继续前进。
五点左右，第1大队抵近到敌阵前约200米处。148高地由西伯利亚第1军1师3团防守，距山顶约50米的南山腹设有堡垒阵地。橘周太将第2中队调往第一线，展开突击，第3中队一度突入阵地，但被击退，三个中队都被压制在阵地前。第4中队绕到山腹东侧，抵近到堡垒前约80米处。随着天光放亮，俄军的射击越来越猛烈，部队伤亡加剧。
和旅顺口攻击战一样，利用夜色抵近敌阵，在敌阵前遭遇弹雨的一幕在这里重现了。五点二十分，橘周太下令再次突击，第4中队长中村昌中尉指挥的50多人终于夺取了第一碉堡。
五点三十分，日出后，山顶上的俯射和北大山的炮击集中了过来，压迫得日军无法动弹。
五点四十五分，20人的突击队尝试向山顶突击，以失败告终。守备148高地的俄军两个连伤亡了近200人，团长赛姆列尼菲上校从后方调了两个连来增援，继续压制着第1大队。
而第1碉堡里的日军只有70人，军官只有橘周太、中村和大队副官片寄佳树中尉三人，而橘周太右腕、胸腹多处受伤，但其它部队却一时无法接近，第2大队第7中队曾一度接近东南斜面，被俄军击退。带伤指挥战斗的橘周太被一枚弹片击中腰部，倒了下去。大队书记内田精一军曹眼看守垒无望，便背着橘周太下山而去。
六点三十分，俄军夺回第1碉堡。内田则和其它人躲在凹地中，直到天黑才得以撤退。晚上六点半，橘周太留下了“光荣而死”的遗言死去。
在第二军参谋佐藤小次郎大尉、东宫武官田内三吉大佐等人赞誉下，橘周太被奉为了与“海军军神广濑武夫”齐名的“陆军军神”，并追晋陆军中佐。日俄战争中记录下众多的勇者，而获得“军神”名号的只有广濑和橘周太两人。
就在第1大队被赶出148高地之际，第34联队长关谷也战死了。关谷亲率第11中队随第2大队与被击退的第7中队残部汇合，又汇合了第5中队，发起了突击，在猛烈的炮火中伤亡严重，突击停顿。关谷右腿中弹，决心以死殉职，他命人将军旗送往第33连队，随后又发起了冲锋，被俄军机枪子弹击中，最后头部中步枪弹而亡。
与第34联队主力分离的第3大队沿道路西侧逼近148高地，收容了第1大队的残部后发起进攻，但第9中、第12中队的突击被击退，大队长国司精造少佐负伤，队伍溃乱而退。
晚上七点左右，第34连队进攻失败及关谷、橘战死的报告传到了第二军司令部。副官石光真清感到很震惊，奥则默默无语地闭上了眼睛。然而坏消息还不止于此。
148高地攻击失利引发了第34联队右翼的各连队的连锁反应，当第34联队攻击148高地时，第33联队乘侧面俄军火力减弱之机发起突击，然而仅仅半个小时后，第34联队便几乎全军覆没，侧面遭受的火力又猛烈起来，左翼第3大队第12中队向前突进50米付出了92人伤亡的代价，右翼第1大队也被压制在阵地前。
第5师团第21连队一直在等待着，他们位于第33联队第1大队右侧，师团长上田于六点四十六分接到第3师团长大岛的联络，称第34联队已拿下148高地，上田指示第21连队等北大山敌人退却后出击。然而等来的却是第34联队的败退，第21联队只能继续待机。
第3师团第6联队第1大队长及部盛种少佐一直没有等到右侧第18联队的进攻消息，便于五点五十分单独出击，刚钻过铁丝网，俄军便引爆了地雷并集中了火力，第1大队陷入混乱状态，第2中队长松井石根大尉几番督战都无法有效组织起来，队伍散在了阵地前，各自躲避。
第18联队的目标是北大山东南部，第1大队、第2大队遭到新立屯北方高地和东北高地的射击，从五点起便停止了前进。
第3师团攻击148高地的第34联队伤亡最大，各线攻击都未取得战果。对面的俄西伯利亚第1军对于第3师团并无特别印象，仅简单的记录道：“日军乘暗黑而来，一度占领了第3团两处阵地，被我击退，日军死伤大半。”此次日军第1军、第2军、第4军共计战死16816人。
俄军的关注集中于西伯利亚第1军的右翼主攻首山的日第6师团。第6师团第11旅团居右，计划以第13连队突破西蚂蚁屯向首山西麓推进，然后第45连队从南麓发起进攻。第24旅团居左，目标是孤家堡子村俄军阵地。
第6师团首先要攻占首山前方阵地，各连队的进展非常艰难。第13连队于凌晨四点出发，到达铁路线时第1大队长日下部正卫少佐便负了伤，最终未能越过铁路线。连队长吉弘鉴德中佐命第3大队接替攻击，到七点依然未果。等待第13联队突破的第45联队除了援护射击并未出动。
第23联队在向孤家子堡前进途中得知第13联队的状况，便转向西蚂蚁屯，但同样遭到了猛烈的射击，伤亡严重。第48联队抵达孤家堡子前约300米处的高粱地时，突遭射击，第3大队的大队长西村淑一少佐阵亡，队伍退回了出发地点，联队长香川富太郎大佐命令第1、2大队重新进攻，但俄军火力太猛，无法前进。
于是日军暂停了步兵突击，开始炮击，首山山顶的瞭望塔和通讯房成为重点目标。
九点，位于太子河右岸谢家屯的俄第17军司令部收到日军第1军抢渡太子河的消息，召开了紧急作战会议。
日军第1军第12师团和第2师团主力从连刀湾附近徒涉过河，然后北上，具体行动如下：
凌晨一点钟，第12师团第23旅团开始徒涉；三点钟，炮兵在吊水楼附近展开；
三点半钟，东面别动队近卫后备旅团渡过太子河，向本溪湖推进；
四点钟，第23旅团向抵达胡家凹北面；
四点十分，第12师团第12旅团开始渡河；
五点钟，第2师团第15旅团到达连刀湾，等待渡河；
六点钟，第2师团开始渡河；近卫后备旅团占领了本溪湖东方高地；
六点半钟，皇姑坟俄第2骑兵旅第52龙骑兵团报告日军在江官屯至小漩之间渡河；
上午八点钟，第23旅团及第12旅团第14连队开始从胡家凹西进；
八点半钟，皇姑坟的第52龙骑兵团撤往黑英台。.