Российские военные эксперты считали его оборонительные сооружения фактически неуязвимыми. Хотя численность войск с обеих сторон была примерно одинаковой — около 300 000, японцы обладали значительным преимуществом. Во-первых, их войска только что одержали блестящую победу. Несмотря на очень тяжелые потери, они были весьма решительно настроены победить русских, против которых фанатически храбро бились в ближнем бою, штыками и гранатами. Никто не подвергал сомнению храбрость и отвагу российских войск, несмотря на их недавнее поражение. Исход битвы предопределило превосходство японских командиров. После одного из самых длительных и жестоких сражений современности, длившегося чуть меньше месяца, Мукден был взят японцами, хотя большей части российского гарнизона удалось прорваться на север. В этом, как считали, наиболее кровопролитном сражении за всю историю империи россияне потеряли 27 000 человек только убитыми. Но и на этом унижение не кончилось: на сей раз очередь была за флотом.
Новости о падении Порт-Артура и Мукдена дошли до эскадры российского Балтийского флота во время стоянки на Мадагаскаре, необходимой остановки в столь длительном плавании на восток. Капитуляция отодвинула на второй план главную цель экспедиции. Тем не менее было решено ее продолжить, чтобы отвоевать у японцев господство на море и таким образом предотвратить возможность закрепления их сил на материке. Тайно сопровождаемая с этого момента японскими агентами, армада в середине мая вошла наконец в зону военных действий. Там уставших русских уже подстерегал адмирал Того. Утром 26 мая два флота встретились в Цусимском проливе, который отделяет Японию от Кореи. Для русских результат битвы оказался катастрофическим. В течение нескольких часов они потерпели одно из самых сокрушительных поражений в истории военно-морского флота, потеряв восемь броненосцев, четыре крейсера, пять минных заградителей и три транспортных судна. Еще четыре броненосца были вынуждены сдаться, а три крейсера, которые искали убежища в нейтральных портах, были интернированы вместе с их командами. Погибло почти 5000 русских моряков. Японцы потеряли только 3 миноносца и 110 человек. Это была поразительная победа. Унижение Санкт-Петербурга было полным, и мечты царя Николая о создании на Востоке новой великой империи окончательно рухнули.
Война закончилась. Россия с ее огромным военным потенциалом оказалась далеко не победителем. Но желания продолжать эту чрезвычайно непопулярную войну больше не было. Экономические трудности, непрерывный ряд поражений на море и на суше и общее разочарование в деспотичном правлении царя Николая породили в стране повсеместные политические и социальные волнения. Правительство нуждалось во всех своих войсках, чтобы подавить набирающий силу революционный поток, угрожающий самому трону. Прекратить военные действия на Дальнем Востоке стремился не только Санкт-Петербург. Несмотря на свои яркие победы, Япония знала, что не сможет выиграть затяжную войну против российского колосса с его неистощимыми людскими ресурсами. Война уже вызвала критическое напряжение ресурсов, которые были далеко не бесконечны.
Поэтому оба правительства были рады, когда Соединенные Штаты предложили им свои посреднические услуги. В результате 5 сентября 1905 года в Портсмуте, штат Нью-Гэмпшир, между двумя воюющими державами был подписан мирный договор. Это привело к фактическому концу политики экспансии, проводимой царской Россией в Азии. Согласно условиям договора, обе страны согласились уйти из Маньчжурии, которая оставалась под китайским правлением. Порт-Артур и непосредственно прилегающие к нему территории, включая контроль за построенной русскими железной дорогой, передавались Японии. Было заявлено, что Корея будет независимой, хотя и останется в сфере японского влияния. В свою очередь, Япония согласилась существенно сократить свои огромные первоначальные требования компенсаций от России. За исключением южной половины острова Сахалин, который отошел к Японии, русским не пришлось отказаться ни от одной из их суверенных территорий. Но Санкт-Петербург потерял практически все, что приобрел в этом регионе за последние десять лет благодаря энергичным военным и дипломатическим усилиям. Кроме того, война навсегда развеяла миф о превосходстве белого человека над азиатами.