血軍第三軍團北方集群以重大傷亡的代價圍殲了俄軍北上部隊大部分，並且導致俄軍遠東軍團傷亡慘重。但是很可惜，這並沒有給俄軍遠東軍團致命的一擊，俄軍迅速調整了戰略重點，將所有士兵撤退到奉天城下，丟棄了長春。於是李亮的北方集群則輕易地奪回了長春，並且繼續南下，與第三軍團南方集群成功彙合在鐵嶺，並將俄軍包圍在奉天。
俄國人犯了一個非常嚴重的錯誤，那就是放棄了鐵嶺的防禦，轉而將防禦重點放在奉天城與鐵嶺之間的九裏溝，也就是後世的沈北新城地區。放棄了鐵嶺的天然屏障而使用人造的防禦工事，俄國也有一些迫於無奈，因為向北突圍戰敗的原因，導致俄軍被俘傷亡六萬餘人，而俄國人在中國是死一個人少一個人，傷一個人死一個人，俄軍兵力不足武器彈藥不足，則必須進行收縮防守。
奉天城下，中國軍隊包圍方向是北方和西方，而日軍包圍著俄軍的東方與南方，儼然將俄軍當做了甕中之鱉。
但俄軍的防禦司令紮魯巴耶夫是一位經驗非常豐富的守將，盡管他和利涅維奇矛盾重重，可是事到如今雙方不得不好好合作了。
２月３日，中日雙方共同發起了奉天會戰，同時向奉天城發起了進攻。
中國方麵經過了調整和補充，總計投入了八個集團軍３０萬人，而日軍則將四個軍總計３４萬人全都投入上去，總計６４萬人對俄軍防禦的奉天城發起了猛攻。日本人將臼炮布置在陣地前，開始向俄軍進行炮火傾瀉，巨大的炮彈讓俄軍聞風喪膽。不少俄軍士兵瘋狂逃竄，紮魯巴耶夫槍斃了不少逃兵才穩住陣腳。
在激烈交戰之中，俄軍為了穩住中國方麵，卑鄙地將中國百姓驅趕到陣地前，妄圖組織中國軍隊的炮擊。
為了對付俄國人的卑鄙方式，第三軍團總參謀長陳信下令將俄軍戰俘綁在陣地前，要知道前後在東北戰場上，中國方麵總共俘虜了將近八萬俄軍戰俘了，而被抓捕的俄國百姓更多，隻是出於人道主義，中國方麵僅僅是將俄國百姓隔離監察了起來。但是俄國人這種卑劣的方式做出來之後，中國人則以更加卑鄙的方式讓俄國人搬起石頭砸了自己的腳。
利涅維奇給出主意的參謀一個狠狠地耳光，隨後下令將中國百姓全都釋放了。而中國方麵則很有默契的停止進攻三天，讓奉天城的百姓向北或者向西安全撤出之後，才重新發動了對奉天城的進攻。
奉天的俄軍遠東兵團岌岌可危，而此時在海參崴的俄軍也開始有所行動，海參崴的守備司令率領六萬俄軍士兵襲擊了琿春縣、汪清縣、延吉縣、敦化縣、樺甸縣，朝著鐵嶺和撫順瘋狂地衝來，俄國人並不在乎攻城略地，他們的目的隻有一個，就是打破包圍圈，解救遠東軍團。
與此同時，在聖彼得堡，尼古拉二世接到了電報，俄國的遠東兵團岌岌可危，而他們的太平洋第二艦隊則抵達了中國西沙群島。艦隊現在不知道太平洋第二艦隊是否可以攻擊中國南方地區，用圍魏救趙的方式來解救遠東軍團。