В ночь с 8 на 9 февраля 1904 года японцы без объявления войны напали на русскую эскадру в Порт-Артуре, причинив ей сильный урон: серьезно пострадали броненосцы «Ретвизан», «Цесаревич» и крейсер «Паллада». Так началась русско-японская война, которая спустя год закончилась для Российской империи поражением.
В апреле японцы начали высадку на Ляодунском полуострове, примерно в 100 километрах от Порт-АртураВ 1898 году Российская империя арендовала у Китая на 25 лет незамерзающие порты — Порт-Артур и Дальний, которые, как и вся южная оконечность полуострова, вошли в состав Квантунской области.. Русская армия пыталась помешать продвижению войск, однако успеха не достигла, и 17 июля те подошли к крепости.
Осада крепости длилась 11 месяцев. За это время японская армия предпринимала несколько попыток овладеть Порт-Артуром, но безуспешно. Крепость была сдана японцам на 5 января 1905 года. Такое решение принял генерал СтессельСледственная комиссия, разбиравшая порт-артурское дело посчитала, что комендант крепости Анатолий Стессель сдал крепость японским войскам, «не употребив всех средств к дальнейшей обороне», хотя вооружения и запасов продовольствия еще имелось достаточно. В 1908 году по суду за сдачу крепости Порт-Артур он был приговорён к смертной казни и лишен всех наград и чинов, однако приговор в итоге был заменён на 10-летнее заключение. Отбыв чуть больше года в заключении, в мае 1909 года Стессель был помилован Николаем II вопреки решению Военного совета и желанию обороняющих крепость солдат.
Оборона Порт-Артура стала самым продолжительным сражением Русско-японской войны. Во время осады обеими сторонами широко применялись такие новые виды оружия, как 11-дюймовые (280-миллиметровые) мортиры, скорострельные гаубицы, пулеметы Максима, заграждения из колючей проволоки, ручные гранаты. Во время обороны русская армия потеряла, по разным данным, от 15 до 30 тысяч солдат убитыми и ранеными, а японцы — около ста тысяч.
Портсмутский мирный договор между Российской империей и Японией был подписан 5 сентября 1905 года. По нему Россия уступала Японии арендные права на Ляодунский полуостров с Порт-Артуром и Дальним, а также юг Сахалина (от 50 параллели) и «все прилегающие к последней острова». Договор закреплял исключительно коммерческое использование маньчжурских дорог обеими сторонами.