第三军（司令官乃木希典陆军大将，参谋长：伊地知幸介少将→小泉正保少将→松永正敏少将→一戸兵卫少将），

第1师团（师团长松村务本中将），第9师团（师团长大岛久直中将），第11师团，后备步兵第1旅团，同第4旅团，野战炮兵第2旅团，攻城特殊步队（攻城炮兵司令官丰岛阳藏少将，并兼第3军炮兵部长），（并包含由第1军转属的野战重炮兵）。尔后再加入第7师团（师团长大迫尚敏中将，原团部驻防地日本旭川，1904年11月20日由大连登陆并入第3军），后加入骑兵第2旅团。

    第三军与1904年6月6日在大连湾附近张家屯登陆，上陆后，由金州南下，于7月30日包围了旅顺要塞北侧。俄司令官命令组织舰队向海参葳突围，8月10日凌晨，6艘战列舰，4艘巡洋舰，8艘驱逐舰及20余艘补给舰满载旅顺高官的家属开出旅顺港突围。中午时候，日俄舰队在黄海遭遇了，双方展开激烈的舰炮互射战，日舰纷纷中弹，俄舰队终于冲出包围圈，下午5点，俄舰队又遇到日舰队第二防线，后面追击的日舰也纷纷赶来，这次日舰改变策略，主攻俄旗舰‘泽萨列唯奇’号，舰队司令官维特莆梯战死，俄舰队失去指挥，一时大乱，只好各自逃命，混乱中，日本旗舰‘三笠’号也受了重伤。黄海海战，俄舰有9艘舰艇受伤，9艘舰艇突围到了烟台，青岛，上海，但被英法德等国解除了武装。其余舰艇又被日舰逼回旅顺港。驻海参崴的俄舰队被日本第二舰队将主要的作战舰艇击沉或击伤。至此，俄远东太平洋舰队已经溃不成军了。

旅顺要塞是由清国劳工用20万桶水泥和火车钢轨连接浇筑的世界上最坚固的要塞之一。修建有100多座炮台，648门远程重炮。守军5万多人，8月19日，经过了充分的准备，第三军向旅顺要塞的东鸡冠山和二龙山堡垒之间发动总攻，300门猛烈的炮火轰了整整三天，每一个堡垒平均倾泻炮弹70吨后，乃木司令下达了总攻命令，然而，在11师团的不断‘肉弹’轮番进攻下却以惨败告终，在俄军马克沁机关枪猛烈的扫射下，一次次的强攻只换来了巨大伤亡，6天里，有16000人伤亡，达参战将士3成之多，司令部从日本本土东京下关炮台调来28英寸榴弹炮18门，炮重16吨，每枚炮弹重达600斤，最大射程8千米，日军准备用此跑来结束旅顺战争。10月下旬，28英寸巨炮安装完毕，随即开始猛烈的炮轰，此炮爆炸力极大，固若金汤的要塞似乎也被轰的遍体鳞伤，损失严重的日军重新恢复了信心，再次发动了总攻，结果仍是惨败。战死5000多人外一无所获，一个被俘俄军守备士兵在日记中描述了当时的情景：“一个由活人构成的山崩从山下向我们滚滚而来，从谷地和沟壑中都有日本人冲出来。俄守备军的步枪和机关枪纷纷发射，探照灯上下齐开，使攻山日本兵睁不开眼。他们前进，扑倒，跳起来又向前奔，然后再倒下去。”乃木见旅顺久攻不下，加之两子都阵亡于旅顺的进攻中，气急病倒。日本急调来本国仅存的第七师团进行增援，11月26日，日军向旅顺发动新的总攻，各师团以人海战术轮番强攻，入夜，各联队选拔白榉敢死队8000人，臂缠白布偷袭俄军阵地，结果仍是尸山血海，要塞巍然不动，日军死伤6000多人。11月29日，乃木终于改变进攻目标，下令向203高地进攻。巨炮也扭转了位置，被称为‘铁血覆山山改形’的的这次总攻中，28英寸炮弹共倾泻炮弹500余吨，约2304枚。平缓的山坡被炸成无数的大坑，旋即又被日俄两军的无数尸体填成平地，第三军把所有的预备队，后备队全部用上。12月6日，通过更艰难的不间断猛攻，203高地终于陷落，号称固若金汤的旅顺要塞各堡垒也一一易手，日军将大炮搬上高地山顶，隔山炮轰泊于港内的俄驻旅顺太平洋舰队，并全部击沉。旅顺要塞俄军士兵个个面无惧色，主要塞内，无论弹药，粮食还有武器都绰绰有余，俄守备军凭借坚固的工事和优良的武器，顽强抗敌。而旅顺总司令官施特塞尔将军看着满山的尸体和不断攻山的日本军。眼见旅顺港舰队被全歼，旅顺又身陷绝境，自认无法向沙皇交代，不顾众参谋官的劝阻，偷派心腹去向日本人请降，气愤的旅顺守备军知道后，点燃了要塞中所有的炸药和炮弹，许多俄军官兵都呜呜的哭泣起来。1905年元月一日，旅顺要塞开城投降，1月2日，俄总司令官施特塞尔将军在投降书上签字。从1904年7月31日以来，日军围攻旅顺以来，历时155天，参战攻城人员13万人，伤亡59000人，俄军伤亡23000人，另有俄守备军22000人被俘。双方死伤的数量之巨，可谓‘野战攻城尸作山’。