24 февраля (8 марта) 1904 г. в Порт-Артур прибыл новый командующий Тихоокеанской эскадры вице-адмирал С. О. Макаров. Выходец из простой матросской семьи, Макаров достиг высших военно-морских отличий благодаря своим выдающимся способностям. Бесстрашный флотоводец с твердой волей и неукротимой энергией, ученый-новатор и патриот Макаров стал одной из примечательных фигур русской истории начала XX в. Главным правилом военного искусства он считал умение всегда сохранять инициативу и придерживаться наступательного образа действий, что изменило ситуацию в Порт-Артуре. Боеспособность и решимость эскадры возрастали с каждым днем. Стремясь запереть русский флот в порт-артурской бухте, японцы перешли к разбрасыванию мин на подступах к ней. 31 марта Макаров вывел эскадру в море и вступил в бой с противником, чтобы заманить его под огонь береговых батарей. Маневр первоначально удался, но, приближаясь к Порт-Артуру, японцы внезапно развернули свои корабли обратно. Русская эскадра уже шла к месту стоянки, когда у входа в бухту «Петропавловск» наскочил на японскую мину. На флагмане вместе с Макаровым погиб его штаб. Из 727 человек экипажа спаслись только 80. Во главе эскадры был поставлен не подготовленный к этой роли контр-адмирал В. К. Витгефт, перешедший к пассивной обороне. Узнав о гибели Макарова, японская Ставка отдала приказ о высадке войск на Ляодунском полуострове.
Попытка деблокады Порт-Артура в начале июня с суши потерпела поражение. Тогда по настоянию Алексеева было решено перебазировать эскадру во Владивосток. Не веривший в успех прорыва, но подчиняясь приказу, Витгефт 10 июня вывел русские корабли в море. Встретившись с эскадрой Того, он боя не принял. Потопив 3 японских миноносца, русские корабли вернулись в порт-артурскую бухту. В июле, когда противник вышел к внешнему обводу крепости, к перебазированию флота вернулись вновь. Витгефт и часть командиров оставались противниками прорыва, считая, что он ускорит падение крепости. 28 июля эскадра из 6 броненосцев, 4 крейсеров, 8 эсминцев вышла в море. В начавшемся бою успех был на стороне русских кораблей. Однако взрывом на флагмане был убит Витгефт и выведен из строя его штаб. Потеряв руководство, русская эскадра рассеялась. 3 броненосцев, крейсер и 3 эсминца вернулись в Порт-Артур. Корабли, направившиеся из-за повреждений и недостатка топлива в нейтральные порты, были в них разоружены.