1 января 1905 года, после 233-дневной стойкой обороны, пал Порт-Артур. Под его стенами полегло 110 тысяч японцев. Защитники из 34-х тысяч потеряли убитыми ровно половину. Упреждая возможность японского наступления, в рейд по их тылам был брошен конный отряд генерала Мищенко, в составе 77 эскадронов и сотен и 22 орудий, но результат оказался неудачным. Тем не менее русские войска развернули подготовку к наступлению. Силы противников были почти равными (220–240 тыс. штыков). Однако начало боевых операций с первого шага сопровождалось невообразимой путаницей. Дело дошло до того, что Куропаткин лично указывал по телеграфу, где расставлять роты и куда их перемещать, куда направлять разведывательные группы. В конце концов наступление вылилось в разрозненные вылазки, что позволило японцам захватить инициативу в свои руки. Общее наступление русских армий не состоялось, хотя в боях они потеряли 368 офицеров и 11 364 солдата, японцы же — около 8 тысяч. Командующий 2-й армией генерал Гриценберг, сославшись на болезнь, обратился к военному министру за разрешением уехать в Россию. Государь потребовал шифром изложить подлинные причины просьбы. Генерал ответил: «Причины, кроме болезни… полное лишение меня предоставленной мне законом самостоятельности и инициативы…» Но он не указал, что и сам грешил подобным образом не меньше по отношению к подчиненным. Генерал Каульбарс был перемещен с 3-й армии на 2-ю в качестве командующего.
Куропаткин назначил на 25 февраля повое наступление. Но дней за пять до его начала японцы подбросили записку с предупреждением: «Нам будет плохо, по и вам нехорошо». Начальником рейдового отряда по тылам противника Главком срочно назначил Ренненкампфа, который пригласил к себе и Деникина в качестве начальника штаба Урало-Забайкальской казачьей дивизии. Однако японцы, упредив своего противника, первыми перешли к боевым действиям и на ряде направлений добились успеха. Куропаткин отменил срок наступления, хотя войска были готовы, и произвел очередную перетасовку генералов: Ренненкампфа возвратил в Восточный отряд, а на его место поставил Грекова, Урало-Забайкальскую дивизию поручил, вместо болевшего Мищенко, донскому казаку Павлову.
В сражении, известном как Мукденское (19 февраля — 10 марта 1905 года), на фронте в 150 км и глубиной 80 км, с обеих сторон сошлись свыше 560 тысяч штыков и сабель, 2 500 орудий и 256 пулеметов (соответственно с русской — 293 тысячи, 1 494, 56 и с японской — 270 тысяч, 1 062, 200). По замыслу, осуществлению, размаху и продолжительности (19 суток) оно носило черты фронтовой операции. Русские войска широко использовали полевые укрепления, что послужило новым толчком к развитию позиционных форм обороны, зародившихся во второй половине XIX века.
Смятение, охватившее верхи командования с самого начала сражения, по мере его развертывания и натиска противника все более возрастало и перекидывалось в нижестоящие командные инстанции, а от последних — в войска, нередко перерастая в панику. Урало-Забайкальская дивизия, сражавшаяся на правом фланге фронта, к концу боев оказалась раздерганной: ее полки воевали на девяти участках, далеко отстоящих друг от друга. Управление дивизией как единым целым, было утрачено. Генерал Павлов получил четыре приказа из разных инстанций, в том числе главкома и командующего армией, противоречивших друг другу. 3 марта дивизия вообще распалась. Но штаб продолжал получать приказы. Солдаты и офицеры, несмотря на усталость и охватившие их сомнения, не пали духом и продолжали ждать приказа к наступлению на слабеющего врага. Но Куропаткин 6 марта приказал 1-й и 3-й армиям начать отход к реке Хупье, а в ночь на 10 марта — остальным соединениям на высоту Хушития. В центре японцы прорвали фронт и устремились к Мукдену, загнав русские войска, словно в суживавшуюся бутылку. Находясь с конницей в том месте, Деникин впервые с горечью наблюдал картину паники войск.
О происходящем в действующей армии столица располагала исчерпывающей информацией. Но только 13 марта состоялось совещание под председательством царя Николая II, определившего на пост главнокомандующего генерала Линевича. 17 марта он вступил в должность, а Куропаткину было поручено командование 1-й армией. Перемены эти многими расценивались как проявление кризиса в верхах, ибо новый главком, будучи добрым человеком, не обладал, однако, необходимой стратегической подготовкой. И, действительно, в дальнейшем он не сумел обеспечить коренного перелома на фронте.