12 февраля Пятая и Первая японские армии начинают яростно атаковать части Первой армии генерала Линевича. Начинается двухнедельное кровопролитное Мукденское сражение. Пять дней продолжался ожесточенный бой на фронте армии Линевича. «Если в предыдущих сражениях у Куропаткина имелся какой-то заранее намеченный план, — писал генерал Игнатьев, — то под Мукденом он как бы добровольно передал с самого начала всю инициативу в руки Ойямы, а тот играл с нами, как кошка с мышкой»99. 16 февраля японцы вводят в бой свою резервную ударную группу. Основной удар этой группы принимает на себя Своднострелковый корпус, который располагался на правом фланге Второй армии. В сражение одновременно вступают все соединения и части корпуса.
Командир Первой стрелковой бригады докладывал в штаб корпуса, что к 15 февраля бригада занимала левый участок обороны корпуса и разведкой было установлено выдвижение значительных сил противника и спешное развертывание большого количества артиллерии100. Весь день 15 февраля японцы ведут артиллерийский и ружейный огонь по русским позициям. Русская артиллерия открывает ответный огонь, пытаясь отвлечь неприятеля от реки Шахэ, где продолжался нескончаемый бой. В следующий день японская артиллерия продолжает обстреливать позиции корпуса, а ранним утром 17 февраля, после массированной артподготовки, японская пехота атакует у деревни Чжаньтань центр и левый фланг корниловской бригады.
Подпустив противника максимально близко, роты 3-го и 4-го полков открывают ружейно-пулеметный огонь, сметающий наступавших японцев. Атаки японцев были отбиты, но и русские части понесли значительные потери. Утром 18 февраля бой у Чжаньтани разгорается с новой силой. Японская артиллерия открывает огонь по позициям 7-го пехотного полка, и в течение часа деревня была практически уничтожена. Командир бригады докладывал, что «вышли из строя все пулеметы, три роты 2-го и 7-го пехотных полков потеряли половину своего состава… Резервы с передачей 2-го батальона в распоряжение начальника левого участка исчерпаны»101. По решению командующего корпусом бригада оставляет свои позиции под Чжаньтанью.
По приказу Куропаткина в бой вводится последний резерв русских войск—16-й корпус. Вторая русская армия вынуждена отойти на север, преграждая японцам путь к Мукдену, стратегически важному узлу обороны в тылу русских войск. 22 февраля в жестоком бою под Юхуантуном русские войска останавливают наступление японской армии генерала Оку. В следующий день остановлено наступление армии генерала Ноги. Японское наступление по всему фронту захлебнулось. Однако 24 февраля генерал Куроки прорывает фронт под Киузаном и вводит в сражение японскую гвардию, которая прорвалась в тылы Третьей Маньчжурской армии. Вечером того же дня Куропаткин отдает приказ об общем отступлении.