В этот же день Куропаткин, который понимал, что до падения Порт-Артура ожидать еще одного наступления Ойямы на подготовленные под Мукденом позиции бессмысленно, решил перейти в наступление самостоятельно. 12(25) сентября 1904 г. было закончено строительство Кругобайкальской железной дороги, и приход пополнений в Маньчжурскую армию увеличился. В распоряжении Куропаткина было уже 9 армейских корпусов — 195 000 чел., 678 орудий и 32 пулемета{1678}. К середине сентября подготовка к наступлению была признана законченной. Его целью считалось овладение правым берегом Тайдзыхе, т. е. возвращение Янтайских копей и Ляояна{1679}. По данным русской разведки, севернее города японцы соорудили две линии укреплений. Пленные сообщали, что противник весьма тяжело переносил наступившие холода, что привело к росту болезней{1680}. В своем приказе, изданном 19 сентября(2 октября), русский командующий заявил: «Пришло для нас время заставить японцев повиноваться нашей воле, ибо силы Маньчжурской армии ныне стали достаточными…»{1681}.
Приказ был зачитан в частях — войска приняли его с энтузиазмом. Подъем духа был весьма значителен{1682}. Дополнительным доводом была помощь своим — освобождение Порт-Артура{1683}. 22 сентября(5 октября) Куропаткин отметил в своем дневнике: «Сегодня утром служил молебен о даровании победы. Крепко молился о послании мне Богом разума. Победа необходима. Надо спешить выручкою Порт-Артура. Есть предел всякому геройству. Гарнизон уже потерял 14 000 убитых и раненых. Мало снарядов. Все меры, мною принимаемые для доставки в крепость снарядов и продовольствия, удаются лишь отчасти»{1684}. В этот день русская армия перешла в наступление. Началось сражение на реке Шахэ. Настроение войск было прекрасным — солдаты рвались вперед, надеясь, что с периодом отступлений покончено. Многие офицеры сомневались в успехе, полагая, что для этого нужны были подкрепления и восстановление неизменно высоких потерь в командном составе{1685}. Сомневались и японцы — они до конца так и не были уверены, рискнут ли русские попытаться перехватить инициативу{1686}.
В распоряжении Ойямы было 150 000 чел. при 648 орудиях. Куропаткин разделил армию на два отряда — Западный и Восточный. Первый должен был сковать силы японцев фронтальным наступлением на равнине, вдоль линии железной дороги, а второй обойти их через горы в горных верховьях Шахэ, разбить в горах армию Куроки и выйти в глубокий тыл противника — к Ляояну. Таким, образом, свой «Седан» теперь планировал Куропаткин. На пути реализации этого плана стояли объективные и субъективные препятствия. Горный район был плохо изучен и не нанесен на карты и поэтому не представлял идеального направления для главного удара. Русским военачальникам, действовавшим в незнакомой местности, необходима была хорошая связь и право на инициативу, но они не имели ни того, ни другого, что не замедлило сказаться на ходе военных действий{1687}.
Первоначально японцы начали быстрое отступление с передовых позиций навстречу своим главным силам. Горящие склады противника впервые радовали взор русского солдата в эту кампанию{1688}. Наступавшие не вели энергичного преследования, план действий предполагал закрепление на промежуточных захваченных рубежах, определялся и темп наступления — не более 5 км. в сутки{1689}. По-прежнему весьма скверно обстояло дело с картами — их недостаток ощущался не только в войсках, но и в штабе Главнокомандующего{1690}. Удивительно, что при этом к 25 сентября(8 октября) вся долина Шахэ снова оказалась под русским контролем. В этот день наступление натолкнулось на японскую оборону{1691}. Особенно упорной она была в горных районах, где сибирские стрелки, без горной артиллерии, без мортир, без карт района движения вынуждены были выполнять указания Командующего и наступать на непроходимой местности под огнем противника. Действуя в горных дефиле, командовавший Восточным отрядом Штакельберг был не в состоянии использовать свое преимущество в силах и русское наступление остановилось. Это дало возможность Ойяме перегруппироваться и начать контрнаступление. Началась вторая фаза сражения, продолжавшаяся с 27 сентября по 4 октября (с 10 по 17 октября){1692}.
Теперь на русский Западный отряд в равнине наступали две японские армии. Наши войска начали отступать, вслед за чем Куропаткин отдал приказ об отступлении и Штакельбергу. На равнине начались тяжелые бои, которые приобрели особенно жестокий характер у «Двугорбой» сопки и «Сопки с деревом». Горы в этом районе имели особенность — они отбрасывали на запад отдельные отроги, а затем сопки, господствовавшие над плоской равниной. К утру 16 октября на участке I Армейского корпуса японцы овладели «Сопкой с деревом»{1693}. Русские позиции в долине Шахэ на значительном расстоянии оказались под огнем артиллерии противника. 4(17) октября ген.-м. П. Н. Путилов возглавил атаку своей 2-й Восточно-Сибирской стрелковой бригады при поддержке еще 5 полков на сопку. Оборонявшая ее японская бригада ген.-м. Ямада была разгромлена. Было захвачено 14 орудий и пулемет. Потери японцев только убитыми составили 1500 чел., русских ранеными и убитыми — около 3 тыс. чел. По приказу Куропаткина после успеха противника не преследовали. Занятая сопка получила название «Путиловской»{1694}.
В контратаках японцы начали использовать 11-дюймовые мортиры, и делали это весьма успешно. Никто не ожидал использования осадной артиллерии в боях полевых армий, тем более в горном районе. Сверхмощные снаряды буквально сносили русские полевые укрепления{1695}. Русская тяжелая артиллерия также использовалась в боях, но крайне малоээфективно. Обстрелы скорее производили моральный, чем физический эффект — у японцев почти не было потерь{1696}. Особенно высокие потери за 2 недели боев понес 219-й пехотный Юхновский полк. Потери вызывали озлобление — при малейшем подозрении китайцев задерживали как шпионов. Таких «разведчиков» к концу боев ловили постоянно{1697}. Их судьба была плачевной — подозреваемых в шпионаже обычно казнили без особых формальностей{1698}. Положение постепенно стабилизировалось на позициях, откуда начиналось русское наступление. Силы японской и русской армий были истощены. Потери русских составили 41 351 чел., из них 11 000 убитых, японцев — более 20 000 чел., из них около 4 000 убитыми{1699}. В ходе боев русская армия потеряла 43 орудия и 60 зарядных ящиков{1700}.
Планы Куропаткина вновь не были осуществлены, никакого облегчения осажденному Порт-Артуру наступление на Шахэ не принесло. После значительного урона русский Главнокомандующий вновь вернулся к традиционной тактике выжидания, занявшись усилением укреплений Мукдена. Активные работы здесь поначалу активно велись с апреля по июнь 1904 г., после отступления из Ляояна они активизировались{1701}. Здесь Куропаткин собирался получить новые подкрепления, встретить с превосходящими силами будущую японскую атаку и, отразив ее, перейти в контрнаступление. Это полностью соответствовало планам противника. Уже во время боев на Шахэ японская армия столкнулась с проблемой недостатка боеприпасов. Попытки резко увеличить собственное производство в Японии окончились неудачей, а на выполнение заказов, сделанных за рубежом, как и на их доставку в действующую армию требовалось время{1702}. А пока японцы также активно укрепляли свои позиции перед Мукденом, во многих местах это были сооружения, рассчитанные на многоярусный ружейный огонь, с искусственными заграждениями перед ними{1703}. Выжидательная тактика Куропаткина давала возможность Ойяме выйти из кризиса с боеприпасами и торопить Ноги со взятием Порт-Артура.
10(23) и 13(26) октября 1904 года последовали распоряжения Николая II о назначении ген. Куропаткина Главнокомандующим армиями: Маньчжурская армия разворачивалась в три, командование которым было поручено генералам от инфантерии Н. П. Линевичу (1-я армия), О.-Ф. К. Гриппенбергу (2-я армия), генералу от кавалерии А. В. Каульбарсу(3-я армия). Это были командующие Приамурским, Виленским и Одесским Военными округами{1704}. 12(25) октября от должности Наместника был отстранен Алексеев. Последним его занятием было рассмотрение распоряжения императора о плане присоединения Манчжурии к России после победоносного завершения войны (население Сибири в 1905 г. равнялось 5 760 169 чел.{1705}., в 2,5 раза меньше, чем в Манчжурии). Считалось, что это будет достаточной компенсацией, т. к. контрибуции от Японии получить не удастся. Еще 10(23) октября Алексеев настаивал на обязательном включении контрибуции в условия будущего мира…{1706}