3月15日，完成了集結的中國血軍第三軍團南路軍和北路軍分別從大遼河與遼東方向對日本發起了圍攻，而基本晚上整合的俄國軍隊也開始了對日軍進行的反擊，三路反擊大軍總兵力達到五十萬人，其中中國軍隊投入兵力高達三十萬人，俄軍投入兵力達到二十萬人，而此時的日本滿洲軍因為後勤補給的原因，不得不進行選擇，是留下來決一死戰，還是撤軍！
日本滿洲軍司令大山岩沒有做出桂太郎那樣的選擇，他不會自殺的，他知道一旦他自殺，那麼這二十五萬日本滿洲軍就會被中國人和俄國人聯手消滅。
從雙方的士氣上來說，中俄聯軍很明顯更勝一籌。
當年中日聯軍其實根本說不上是聯軍，因為雙方指揮官並沒有相互溝通和從屬的關係，而中俄聯軍才算得上是真正的意義上的聯軍。首先從雙方合作程度上來說，中俄聯軍是相互溝通消息，並且是以中國軍隊為主導的一支聯軍。其次，從雙方配合上來說，也不存在先後順序，同進同歸。第三，雙方利益交換上，中國逐漸從伊爾庫斯克撤軍，俄國也不再追求在中國境內駐軍，中國方麵提出配合俄國對朝鮮半島進行入侵統治，並且根據北緯三十八度進行劃分，三十八度以南為俄占朝鮮，擁有不凍港仁川和釜山等，三十八度以北則為李氏朝鮮王國，改大韓帝國為原國名朝鮮王國。
中俄聯手共同努力下，五十萬聯軍對日本部隊步步緊逼，而且49軍從遼東開始快速穿插，有向朝鮮半島撲去的戰略意圖。
中國東北戰況與局勢對日本人來說空前的不利，日本滿洲軍司令大山岩不得不開始步步退防到遼陽，試圖利用遼陽工事進行抵抗。
3月16日，日本正式做出對日俄宣戰的回應，宣布對中俄同時宣戰，並請求英國進行支援，但是英國人老狐狸的尾巴漏出來了，英國人已經獲悉日本海軍聯合艦隊被全殲的消息，並不願意效仿俄國一樣萬裏迢迢來到中國進行遠征。而隨著《中俄停戰條約》（又名《聖彼得堡停戰條約》）的簽訂，俄國人既可以抽出手來對付土耳其和印度斯坦地區，又可以對付波斯王國，同時在遠東他們還可以借助中國人對付日本。
英國此時才驟然發現，這次對俄國的圍剿，實際上直接顯示了中國的作用，如果英國想要徹底摧垮俄國，就必須要借助中國人的力量，隻有中國人才能夠遏製俄國人。曾經被英國人寄予眾望的日本成了殘廢，大英帝國豈能還會再將希望放在他們身上，於是英國開始和稀泥，要求中日雙方接受英國人建議的停戰條約。
日本再一次感覺到極度受傷，不但被中國人給背叛了，還被英國人給背叛了，氣得明治天皇三天三夜滴水未進，伊藤博文焦頭爛額。
3月24日，中俄聯軍逼近遼陽戰場，日軍倉促備戰，雙方在遼陽展開決戰。
此役日本滿洲軍司令大山岩並沒有完全防守，而是以攻代守，日本四個軍中以第一軍與第四軍作為正麵防禦，而第二軍和第三軍從左右兩翼向中國軍隊發起進攻。