На рассвете 17 августа 1904 года японские войска перешли в наступление по центру и правому флагу, понеся значительные потери. Одновременно на левом фланге японцы предприняли обходной маневр, форсировав реку Тайцзыхэ.

Опасаясь обхода армии с левого фланга, Куропаткин 18 августа 1904 года отдает приказ о передислокации соединений русской армии на линию фортов – главную оборонительную линию, одновременно организовав по японцам внушительный контрудар.

19-21 августа 1904 года развернулись упорные бои уже за сам Ляоян.

Установив осадные орудия, японцы принялись усиленно бомбардировать русские оборонительные позиции, непосредственно сам город и железнодорожную станцию.

Сочетая упорные оборонительные с тактическими локальными контрнаступательными действиями, русские войска мужественно и стойко, в том числе и в штыковом бою, отразили все атаки неприятеля в центре и на правом фланге, где остановили обходной маневр японцев.

В отражении атак противника значительную роль сыграла артиллерия, основная масса которой вела стрельбу с оборудованных закрытых огневых позиций, активно применяя маневр огнем.

Не исчерпав полностью оборонительных возможностей войск, 21 августа Куропаткин отдает приказ «с темнотой очищать форты» – об отступлении армии на север в направлении Мукдена, организовав эвакуацию раненых и вывоз материальных запасов.

22 августа 1904 года японские войска заняли Ляоян.

Окружить, а тем более разгромить Маньчжурскую армию японцам не удалось. Справедливо опасаясь вероятного контрудара, преследовать сохранившую силу и боевую мощь русскую армию изнуренными в сражении войсками маршал Ояма ПООСТЕРЕГСЯ.

23 августа 1904 года Куропаткин в полном составе вывел армию из крайне опасного положения и, согласно утвержденному оперативному плану, продолжил движение в направлении Мукдена, на подступах к которому обозначил промежуточную дислокацию.

За 11 дней боев японские войска потеряли убитыми и ранеными 24 тысяч человек; русская армия – 17 тысяч человек.

С точки зрения военного искусства в Ляояньском сражении Куропаткин провел классическую армейскую оборонительную операцию минимальными силами с последующим заранее запланированным организованным отходом вглубь Маньчжурской территории. То есть он строго и дисциплинированно следовал утвержденному императором Николаем II стратегическому плану боевыхдействий, сумев при этом сохранить свои войска и вооружение, избежать окружения и разгрома и нанести значительный ущерб противнику. Отметим, в Ляояньской операции Куропаткин задействовал только половину имеющихся в его распоряжении войск; таким образом, в обороне порядка 80 тысяч русских солдат и офицеров успешно противостояли наступавшим 109 тысячам бойцов японской армии.