Русская разведка, в свою очередь, значительно преуменьшила силы неприятеля. В штабе командующего Маньчжурской армией японские войска исчислялись в 144 тысячи человек пехоты, 6360 кавалеристов и 648 орудий. В действительности три японские армии имели в своем составе 170 тысяч человек: 8 пехотных дивизий, 9 резервных и 2 кавалерийские бригады, не считая пополнений, находившихся на марше. Японские войска стали получать хорошее снабжение: железная дорога Дальний – Ляоян была «перешита» на узкую колею, благодаря чему улучшилась связь с портом.
План предстоящего наступления русской армии был составлен в «куропаткинском духе». Планом предусматривалось охватить правый фланг противника, нанести ему решительный удар и вытеснить за реку Тайцзыхе. Железная дорога Дальний – Ляоян, питавшая японские армии и их тылы, оказалась вне зоны главного удара. Командирам предписывалось действовать с большой осторожностью. В нанесении главного удара участвовала только одна четверть русских войск. Наступление поддерживали только 350 орудий, свыше 400 орудий оставались в резерве и обрекались на бездействие.
Сражение на реке Шахэ началось днем 22 сентября. Русская армия перешла в наступлении на фронте Мукден, Фушун. Японский главнокомандующий маршал Ояма не ожидал наступления противника. С его началом он решил измотать русские войска огневыми боями с укрепленных полевых позиций, а затем перейти в контрнаступление.
Не успели еще наступавшие войска войти в соприкосновение с японцами, как главнокомандующий письменно предупредил начальника Восточного отряда генерала Штакельберга, что надо действовать осторожно во избежание неудачи, что нужен успех, что следует вводить в бой силы, значительно превосходящие противника. Дальше генерал Куропаткин выражал уверенность, что Штакельберг сможет потеснить японцев и без боя.
23 сентября Западный отряд вышел на берега реки Шахэ и начал там закрепляться. В последующие дни русские корпуса свое наступление развивали вяло из-за ничем не оправданной осторожности. В результате наступательные действия теряли свою внезапность для противника. Когда в тот же день Восточный отряд начал охватывать у Баньяпузы восточный фланг Гвардейской резервной бригады генерала Умесавы, то неожиданно выяснилось, что она скрытно оставила занимаемые позиции и таким образом вышла из-под удара.
Японский главнокомандующий маршал Ояма, в отличие от Куропаткина, не стал осторожничать на войне. Почувствовав опасность, он стал маневрировать силами, не желая отдавать русским инициативу в начавшемся большом сражении на реке Шахэ. Ояма, учитывая слабость своих оборонительных позиций, разбросанность сил и малочисленность резервов, принял решение не обороняться, а перейти в контрнаступление.
У убитого в бою подполковника русского Генерального штаба Пекуты японцы обнаружили среди служебных документов карты и копию боевого приказа командующего Маньчжурской армией на предстоящее сражение. Они были незамедлительно переведены на японский язык. Это дало маршалу Ояме, который имел к тому времени довольно полные данные о сложившейся обстановке, убедиться, что он принял правильное решение, отдав приказ армиям переходить в контрнаступление.
К седьмому дню наступательной операции почти все корпуса русской армии оказались вытянутыми в линию протяженностью по фронту до 45 километров. В результате они не только не могли успешно наступать дальше, но и не могли выдержать сосредоточенного контрудара противника, нацеленного на центр позиции Маньчжурской армии. То есть первоначальная ударная группировка русских войск из-за неумелого командования ходом наступательной операции «расплылась» по фронту.
«Первым звонком» о возросшей активности японцев стал бой за скалу (гору) Луатхалазу. Неприятель сумел замаскировать на крутых скалах 8 полевых орудий и с их помощью отбить атаку русских. В этом бою русская артиллерия провела откровенно слабую огневую подготовку атаки на Луатхалазу из-за боязни поразить собственную пехоту, которая под вражеским огнем залегла у подножия скалы.
Начало активных действий неприятеля армейский штаб генерала от инфантерии А.Н. Куропаткина из поступавших с передовой донесений уловил быстро и забил тревогу. Командующему Маньчжурской армии пришлось с «легкой душой» отказаться от «идеи наступления» и приказать пока успешно продвигавшимся почти повсеместно вперед войскам перейти к обороне.
Предполагая, что 2-я японская армия генерала Оку предпримет обход правого фланга Западного отряда, Куропаткин приказал генералу Бильдерлингу отвести свои авангарды к главным силам, но тот под разными предлогами уклонился от выполнения приказа командующего. В результате контратакующие японцы атаковали авангардные силы русских превосходящим числом в сопровождении сильного артиллерийского огня. Русская пехота встретила врага огнем и штыком, но при этом гибла от огня неприятельской артиллерии.