旅顺战役结束后，沙皇震怒，迁怒于在满洲的俄西伯利亚派遣军消极怠战。俄军也一直想找个机会争取能打一场胜仗好向国内交代。这个机会终于在黑沟台这个地方等到了。俄军计划用第2集团军(5个军126个步兵营、162个骑兵连439门炮）共10万人去担任突击日军黑沟台守备军的任务，任务首是先占领奉天西南约40公里外的黑沟台西沟沈旦堡村(三叠铺)。俄军司令官库罗帕特金认为该村是日军整个阵地的关键。而这个地方的日军，实力比较薄弱，仅以隶属于第一军的骑兵第一旅团秋山好古骑兵部队8000人警戒着这个数十公里宽大的地域。

1905年1月25日俄军439门大炮对日军左翼黑沟台守备军发动猛烈攻势：秋山守备军阵地被俄军猛烈的炮火轰的如灭顶之灾，阵地被浓烟笼罩，秋山守备军伤亡惨重。随后俄米舒钦柯骑兵军（72个骑兵连）疯狂扑向了日军阵地，被包围的日军秋山部队各分队都新配备了大量日本最新的武器---轻型机关枪，密集的子弹把向阵地冲锋把哥萨克骑兵部队打的尸横遍野。日本大山岩总司令官十分重视黑沟台西沟战况变化，紧急调动驻守辽阳附近的日本主力军第3师团（第二军），第8师团（第二军），第2师团（第一军），第5师团（第四军）在零下20度的酷寒下与俄军展开了残酷的黑沟台战斗。到处是隆隆炮声，到处是被炸飞的尸骨，血河深深浸透在冰冷的雪地上。

1月26日至28日，日本各增援师团子弹用尽，与俄军展开了残酷的白刃战，苦战3日。终于突破了俄军对秋山旅团的包围圈，1月29日拂晓，俄司令官因担心第2集团军可能会遭到日军的分割包围，以至几次都拒绝了在黑沟台激战的俄军增援要求。结果不但停止了对黑沟台方面日军阵地的进攻，而且下达了撤退的命令。使日军渡过了一次最大的军事危机。此役日军投入54000人，俄军伤亡35000多人，日军伤亡32000多人。