一、遼東半島的戰略地位
遼東半島面臨黃海，不僅是日軍從海上進攻東北的唯一方向，更重要的是它與山東半島遙望相對，共同封鎖著渤海海峽，因而是保衛京津的重要門戶，戰略地位極為重要。
位於遼東半島南端的旅順口，地勢險要，又是控制渤海海峽的鎖鑰。其地東有黃金山，西有老虎尾，互相環抱，雄峙口門。口門內水域寬廣，港闊六百餘米，水深六米左右，可錨泊艦艇三十餘艘。平均氣溫為攝氏十度左右，嚴冬不凍。
清王朝鑒於旅順的戰略地位和易守難攻的良好地形，決定在此構築船塢、炮台、廠房、倉庫和電報局等軍事設施，作為北洋艦隊的基地。自1880年開始修建， 1890年基本完工，歷時十年之久，費銀數千萬兩。建於東岸的大船塢，是旅順軍港的主體工程之一。李鴻章奏稱：「北洋創辦海軍，歷年添購鐵甲鋼快等船，規模略具。從前並無修船巨塢，遇有修理要工，必須駛赴日本、香港各洋廠，諸多不便。自旅順造辦石船塢，各戰艦均可就近修理，無須借資外國，緩急可恃，洵為海軍根本至計。」１
旅順口炮台林立，至甲午戰爭時，東西海岸新舊炮台共計十二座，安設各種海岸炮七十餘門，另有依山建築的陸路炮台十七座，大小火炮近八十門。總兵黃仕林和張光前各統親慶軍四營，分駐於東西海岸炮台。四川提督宋慶統毅軍九營一哨，專防旅順。
與旅順口互為犄角的大連灣，也建有炮台、倉庫、火藥庫、水師學堂等。甲午戰爭爆發時，大連計有海岸炮台五座、陸路炮台一座，共有大小火炮近四十門，由提督劉盛休統銘軍十二營駐守。
宋慶和劉盛休所部由北洋大臣直轄。為便於節制，在旅順設有北洋前敵營務處，由道員龔照璵負責。
具有堅固設防的旅順口，是日軍從渤海灣登陸，遂行直隸平原決戰方針的嚴重障礙。
二、 雙方作戰方針及部署
（一）日軍方面
黃海海戰之後，日軍大本營為在來年進行直隸平原決戰，決定按照其冬季作戰方針，首先實施遼東半島的登陸戰役，奪取旅順、大連。9月21日起，大本營即著手組建由第一師團、第二師團（預備隊，後未參戰）和第十二混成旅團（第六師團的一半）編成的第二軍，以陸軍大將大山巖為司令官。為了蔭蔽攻佔遼東半島的企圖，大本營命令第一軍在鴨綠江東岸義州一帶集結，以牽制對岸清軍，屆時向九連城（今丹東市東北二十五里）發起進攻，掩護第二軍的登陸作戰。
（二）清軍方面
1、清軍戰略方針的轉變
為阻遏日寇向中國本土進攻，李鴻章提出了「嚴防渤海以固京畿之藩籬，力保瀋陽以顧東省之根本」的方針，同時強調，必須「多籌巨餉，多練精兵，內外同心，南北合勢，全力專注，持之以久，而不責旦夕之功，庶不墮彼速戰術成之詭計。」１李鴻章還要求指派大臣專門督辦奉天軍務。清廷採納了李鴻章的建議，隨即令宋慶幫辦北洋軍務，由旅順馳赴九連城一帶，督率前敵各軍合力嚴守鴨綠江西岸。不久，又將從平壤潰退過江的葉志超、衛汝貴撤職，所部交由聶士成統帶。
清廷採納李鴻章的上述建議，意味著由海守陸攻的戰略方針轉變為戰略防禦的方針。按照這一方針，清廷命北洋艦隊盡快修復受傷各艦，不時巡弋於大連、旅順、威海之間，扼守渤海灣門戶；為力保瀋陽，以東三省軍隊之大部集結於瀋陽、遼陽之間，並增強第一線兵力；為保衛北京，在天津、大沽間，山海關與秦皇島間，以及通州（今通縣）附近，厚集外省兵力。
2、鴨綠江沿線的防禦部署
清軍以九連城一帶為主防禦陣地。九連城南依鴨綠江，東枕靉河。靉河東面的虎山，是屏障九連城的要塞。再東至安平河口，逾安平河而東為蘇甸，再東為長甸。九連城以西為安東縣（今丹東市），再西為大東溝，更西為大孤山（今孤山）。
在這一沿江地帶，清軍部署分中、東、西三段：
中段：幫辦北洋軍務宋慶率親兵四百人，設司令部於九連城北面的葦子溝；總兵劉盛休率所部銘軍專防九連城；總兵聶士成率牙山軍駐守栗子園及虎山附近；總兵馬玉昆率毅軍五營駐守九連城北面的榆樹溝附近；總兵宋得勝率毅軍四營駐守榆樹溝北面的葦子溝一帶。
東段：黑龍江將軍依克唐阿率齊字練軍及鎮邊軍共十二營分守安平河口至長甸河口一線。
西段：豐升阿、聶桂林率奉天盛軍和原左寶貴所部奉軍共十二營分守安東、大東溝、大孤山各城邑。呂本元、孫顯寅率原衛汝貴所部盛軍十八營駐守沙河鎮（安東縣）一帶。
鴨綠江沿線清軍雖有七十餘營，兩萬三千多人，但因是一線設防，兵力分散，縱深內沒有強大的預備隊實施機動，加之宋慶與依克唐阿互不統屬，因而總體防禦能力是脆弱的。
3、旅大地區的防禦部署
遼東半島正面的沿海陸地，西起老鐵山，東至鴨綠江口，整個地形前低後高，山地重迭，原是組織抗登陸作戰的良好地區。但是，自1888年以來，由於西太后挪用海防經費修建頤和園，以及官吏們中飽私囊，以致除旅順、大連有堅固設防外，全線並沒有完整的防禦體系。當日軍攻佔平壤進逼鴨綠江時，李鴻章等不瞭解日本大本營的戰略意圖，錯誤地判斷了日軍的主攻方向，加之奉天是清王朝的陪都，以致陸續把長期守備旅順、大連之兵（宋慶所部毅軍和劉盛休所部銘軍）調赴鴨綠江前線。為了填防，李鴻章令宋慶所部的分統姜桂題新募桂字四營、提督程允和新募和字三營調赴旅順，後又令提督衛汝成新募成字六營及所部馬隊兩營，正定鎮總兵徐邦道新募拱衛軍三營並所部馬隊兩營、炮隊一營，由天津調赴旅順協防，而以銘軍分統趙懷業新募懷字六營，代替銘軍防守大連灣。日軍進攻時，旅大地區清軍的部署是：
金州大連地區：副都統連順率捷勝營步隊一營守金州城，以馬隊二哨駐皮子窩（今皮口）監視附近海岸；總兵徐邦道以拱衛軍步隊三營守徐家山，以炮隊一營駐金州城南，馬隊二營巡防金州東北一帶；總兵趙懷業親率步隊二營守大連灣和尚島，另以二營守老龍頭及黃山，一營守南關嶺，一營二哨守蘇家屯。連順受奉天將軍裕祿遙制，徐邦道、趙懷業受李鴻章節制，互不相屬，而無統一的指揮。
旅順地區：總兵張光前率親慶軍四營守西炮台，總兵黃仕林率親慶軍四營守東炮台；毅軍分統姜桂題新募桂字四營、提督程允和新募和字三營、提督衛汝成新募成字六營，均依陸路炮台分守旅順後路。凡無炮台處，則配置野戰炮，野戰炮間的空隙，則配置步兵，依托山地修築臨時工事。
三、作戰經過（參見附圖十七）
（一）鴨綠江防線被突破
1894年10月22日，日第一軍二萬五千人於朝鮮義州一帶集結完畢，準備渡江攻取虎山，進而奪佔九連城。為了牽制對岸清軍，日軍采勸近而示之遠」的戰法，於24日以一部兵力故意在義州作出渡江的姿態，暗地則命第三師團的佐籐大佐（第十八聯隊長）率領一個支隊（步兵二大隊、炮兵一小隊）於九連城東北的水口鎮（在朝鮮境）附近徒涉渡江，向依克唐阿所屬副都統倭恆額防區安平河口、鼓樓子一帶發起攻擊，企圖由東而西，繞攻虎山清軍，擊九連城的側背。駐守該處的清軍一聽槍響，即紛紛向寬甸方向逃走。佐籐支隊輕取安平河口等處，隨即向虎山方向前進。在佐籐支隊渡江的當天上午，日軍還派遣奧山少佐率領一個支隊（步兵第二十一聯隊之第三大隊）沿鴨綠江而西，屯於安東對岸的麻田浦，以兩門野炮轟擊安東，牽制該處清軍。
義州日軍在佐籐支隊渡江的當夜，其架橋隊利用夜暗在虎山附近江面架設了浮橋（清軍竟然沒有發覺）。25日凌晨，日軍第三師團在炮火掩護下首先渡江，第五師團之第十旅團繼進。戰鬥開始後，宋慶急調葦子溝、栗子園、九連城的清軍進行攔擊，一度迫使日軍不能向縱深發展，後續日軍無法通過浮橋。戰至上午10時左右，沿岸清軍及守備炮台的銘軍不支，相繼潰逃，只有聶士成部仍堅守虎山阻擊日軍。由於各路清軍潰退，日軍（包括由安平河口西進的佐籐支隊）得以集中兵力圍攻虎山。聶士成部終以寡不敵眾，不久亦退往靉河以西。宋慶不敢繼續抵抗，於當夜率部退守鳳凰城（今鳳城）。26日，日軍進佔九連城，隨即分兵一部西占安東，豐升阿、聶桂林率部西奔岫巖。僅三天時間，鴨綠江防線即被日軍突破。此後，日軍向我東北境內步步進逼。
（二）金州、大連陷落
已集結於朝鮮大同江口漁隱洞錨地待機的日第二軍（第二軍司令部及第一師團），在第一軍發起鴨綠江戰鬥的同時，即開始實施遼東半島的登陸作戰。10月24日、26日、27日，日軍由聯合艦隊十四艘軍艦擔任護航，用三十餘艘運輸船分三批輸送第二軍第一師團在花園口登陸。登陸後，即佈置警戒，建立起登陸場，以掩護混成第十二旅團繼續登陸。
徐邦道、趙懷業獲悉日軍登陸的消息後，以金州、大連兵力薄弱，向旅順龔照璵請援。龔照璵不明日軍是北犯還是南下，因而按兵不動。這時，在皮子窩一帶巡防的連順所部捷勝營馬隊捕獲日本間諜鍾崎、山崎二人，獲悉日軍將攻金州、大連。趙、徐等據以電告李鴻章，希望旅順分兵北援，並要求速令北洋艦隊（已修復的「定」、「鎮」等六艘軍艦於10月中旬由丁汝昌統率駛回威海）赴援大連。龔照璵也發電向李鴻章請援。李鴻章一面令由營口方面增援旅順的山西大同軍二千人（由總兵程之偉統領）兼程前往金州，一面以責備的口氣復電趙、徐等前敵統領：「倭匪尚未過皮子窩而南，汝等只各守營盤，來路多設地雷埋伏，並無守城之責；旅順兵單，同一吃緊，豈能分撥過灣？可謂糊塗膽小！」１金州守軍多次催促程之偉部南下增援，程之偉竟逗留復州（今復縣）、熊岳不進。
11月1、2日，進至皮子窩的日軍停止前進。徐邦道分析日軍之所以不進，可能在皮子窩開闢新的登陸場，掩護後續部隊登陸，或是等待糧秣彈藥的輸送，因而認為機不可失，應主動出擊。於是，連順與徐邦道親向大連的趙懷業請援，而趙按兵不動，以致喪失了戰機。趙懷業部營官周鼎臣等自告奮勇要求赴敵，趙竟說：「我奉中堂（李鴻章）令守炮台，不與後路戰事；汝輩欲往鼻[皮]子窩拒敵，須請令方可。」１最後僅派出步隊兩哨，不及三百人。
徐邦道主動出擊的計劃不能實現，便以右翼依托金州城東面的大和尚山，佔領該山北麓格條溝之西方高地至破頭山一帶，左翼則佔領通復州的大道十三里台南方高地，緊急修建臨時工事。11月3日，日軍先頭部隊（步兵第十五聯隊的第一大隊、工兵一大隊和騎兵一中隊）已達亮甲店。同日，日軍第一師團長山地元治中將率師團主力由皮子窩出發南下。4日，日軍一部切斷復州電線。5日，日軍先頭部隊遭到大和尚山徐邦道部炮擊，不能前進。師團主力便由石拉子（亮甲店西南）折向金州北面的三十里堡一帶，進攻金州守軍的左側背。
11月6日，徐邦道部潰敗。接著，日軍攻破金州城。連順早已逃走，其餘清軍奔向旅順方向。
7日，日軍在聯合艦隊配合下，分路進攻大連。由於趙懷業已於6日棄大連炮台逃跑，兵勇潰散，日軍不費一槍一彈便佔領了大連，獲取了清軍遺棄的大小炮一百二十餘門和炮彈二百四十六萬餘發，以及大量的軍用物資。當天，發自仁川港的日混成第十二旅團亦在花園口登陸完畢，隨即向金州方向前進。
（三）旅順失陷
10月底，當日第二軍在花園口登陸並緩慢向前推進之際，丁汝昌曾率北洋艦隊由威海衛抵達旅順，但未敢前往日軍登陸之處，進行任何必要的襲擾。11月7日，大連灣失陷，丁汝昌認為旅順「萬難久支」，便借口「旅順後路警急，各船在口內，水道狹隘，不能展動為力，有損無益」１，率艦隊返回威海。11日，丁汝昌奉命率艦隊抵大沽，並前往天津與李鴻章等面商援旅事宜。２12日下午，北洋艦隊由大沽開赴旅順，稍事游弋， 13日晚即離旅折回威海，此後再未北巡。
本來，日第二軍司令官大山巖擬待第二師團到達後再向旅順進攻，後獲悉旅順請軍僅有陸軍一萬二千人（含金州、大連潰兵），又多系新兵，便決定不待第二師團到達即進攻旅順。
11月17日，日軍在大連休整了十天之後，開始向旅順進攻。大山巖決定，除以步騎二千留守金州、一千留守大連外，將其餘部隊分為搜索騎兵（騎兵第一大隊）、左翼縱隊（步兵第十四聯隊、騎兵一小隊、山炮一中隊、工兵二中隊）、右翼縱隊（第一師團和混成第十二旅團之主力），沿旅順北面大道展開進攻。
當時，負責旅大前線總指揮的龔照璵，在金州失守之後即乘魚雷艇經煙台逃往天津，其餘大小辟員也紛紛搶掠財物，準備逃走，以致旅順軍心渙散，人心惶惶。18日，日軍控制了旅順陸路咽喉南關嶺，前鋒進至土城子。
旅順危急，諸將互不統屬，公推姜桂題擔任臨時指揮。姜桂題無所作為，坐待敵攻。這時，只有徐邦道率領殘軍主動迎戰。19日，徐部在土城子南面同敵人先頭部隊遭遇。徐邦道揮軍奮擊，將敵截為數段，重創日軍，一直追擊至營城子西南的雙台溝。由於日軍不斷增援，徐邦道兵力薄弱，又沒有後援，整整激戰了一天，士兵飢餓疲乏，只得退回旅順。這時，駐防旅順的八艘魚雷艇已逃往威海，黃仕林、趙懷業、衛汝成三個統領也倉皇乘船逃跑。
21日，日軍艦隊在港外游弋，藉以牽制旅順東西炮台的清軍，陸軍則集中兵力猛攻可以瞰制各台的椅子山炮台。22日，椅子山炮台為敵攻佔，接著，案子山、松樹山、二龍山等各炮台相繼失陷，守軍潰散，旅順隨即陷落。
就在日軍佔領旅順的當天，宋慶所率援軍約七千人（含劉盛休所部銘軍）進抵金州城北。日軍以步騎二千、火炮四門阻擊，激戰半天之久。宋慶所部清軍未能越過金州赴援旅順，於當晚退至三十里堡，後又向蓋平（今蓋縣）退卻。
日寇陷旅順後，獸性大發，對旅順人民（二萬餘人）進行了慘絕人寰的大屠殺。「在這次屠殺中，能夠倖免於難的中國人，全市中只剩三十六人，這三十六個中國人，完全是為驅使他們掩埋其同胞的屍體而被留下的。」１日本外相陸奧宗光供認：「把俘虜綁上屠殺，殺害平民，甚至婦女也不例外，這些似乎都是事實」。１
在日第二軍進攻旅大的同時，業已突破鴨綠江防線的日第一軍繼續向縱深發展。在不到一個月的時間裡，日本侵略者即攻佔了遼東半島的大部要點，達到了為進行直隸平原決戰奪取前進基地的戰略企圖。
對於日軍在遼東半島登陸，清軍缺乏抗登陸的應有準備。事前，既未根據地形情況對敵人可能登陸的地點進行認真研究，在威脅最大的地段重點地部署兵力，並加強沿海觀察和巡邏；又缺乏必要的機動部隊，無法及時組織反擊。因此，日軍在登陸作戰的航渡、換乘、登陸各個階段，均未受到北洋艦隊的任何襲擾。花園口是豐升阿所派盛字營馬隊的防區，日軍在此登陸，該部竟未及時發現和抗擊。這一切，表明前敵清軍在敵人重兵壓境的嚴重情況下，仍然漫無佈置，戒備鬆弛。李鴻章雖然早在9月29日即曾電告旅大前線各軍將領和丁汝昌：「各國探報，均稱日派大隊分路北犯，尤注意金州各島左右，欲竄旅後路，毀我船塢，實在意中。各炮台須晝夜分班了望嚴守，……師船速修，擇其可用者，常派出口外，靠山巡查，略張聲勢。」２但是，基於對日軍主攻方向判斷的錯誤，在實際部署上卻以鴨綠江方向為重點，忽視了旅大方向的守備。當日軍已在花園口登陸，並準備進攻金州之際，盛京將軍裕祿等仍錯誤地認為，「倭寇分兵竄擾，明系包抄前敵各軍後路。目下九連城既被搶渡，難保不合謀北犯。」３並以兵力不足為由，不及時分兵增援旅大。旅大的軍事總指揮龔照璵，在敵人已從側後抄襲而來的情況下，仍不出兵阻擊。李鴻章也未採取得力措施。更有甚者，當日軍已佔金州、正向大連挺進的當天（11月7日），慈禧竟不顧前線軍情緊急，仍若無其事地在北京慶祝其六十大壽。清廷和前敵將領如此昏庸，自然不可能對戰事實行正確的指導。
11月23日，清廷以遼東半島潰敗責怪李鴻章「調度乖方，救援不力」，下詔「革職留任」，並令其親赴大沽、北塘等處「周歷巡閱，嚴密佈置」１，以防日軍直逼京畿。與此同時，清廷進一步開展求和活動，準備屈辱投降。