С рассветом, когда туман рассеялся, выяснилось, что 14-я дивизия с боем захватила не Сандепу, а находившуюся 400 метров севернее от нее деревню Баотайцзы, которая в течение двух дней подвергалась артиллерийскому обстрелу. А само большое селение Сандепу, хорошо укрепленное, огонь русской полевой артиллерии так и не затронул. Дальнейшие попытки захватить его успеха не имели. 14-я дивизия, потеряв 1122 человека убитыми и замерзшими ночью в поле, отошла на исходные позиции.
На фронте 1-го Сибирского корпуса продолжались ожесточенные бои. Японцы, как выяснилось через пленных, усилили это направление резервами и перешли к контратакующим действиям. Русские сравнительно легко отбивались с помощью огня полевых батарей. Когда на правом фланге корпуса начал атаку врага переправившийся через реку Хуньхэ кавалерийский отряд генерала П.И. Мищенко (около 40 эскадронов и сотен), 1-й Сибирский корпус начал наступать.
Однако совсем скоро его «самодеятельность» закончилась: сверху ему было приказано прекратить неплановое наступление и перейти к обороне. Благодаря этому японское командование выиграло целые сутки, чтобы подготовить ответные меры против начавшегося наступления противника.
Кавалерийский генерал П.И. Мищенко, тонко уловив возможность большого успеха, обратился к командиру 1-го Сибирского корпуса генералу Штакельбергу с просьбой начать наступление в восточном направлении, пока японцы еще не подтянули туда резервы. Тот решился еще раз проявить личную инициативу в начавшемся сражении за Сандепу, и полки корпуса, перешедшие в атаку, сразу же получили успех. При этом в ходе ночной атаки четырех полков 1-й Сибирской дивизии была наголову разгромлена 3-я японская пехотная дивизия, которая защищала укрепленную деревню Сумапу.
Теперь русские войска получали хорошую возможность окружить Сандепу и неприятельские войска, сосредоточенные в этом селении. Конница генерала П.И. Мищенко стала выходить в ближние японские тылы и заставила противника оставить позицию у деревни Цзяньцзя-вопу. Сама обстановка требовала от русского командования наращивания атакующих усилий.
Но как только об этом стало известно командующему 2-й армией генералу О.К. Гриппенбергу, корпусной командир получил от него приказ немедленно остановиться и не «ломать» общую позиционную линию. Японцы же, не теряя времени и подтянув значительные резервы, отбили у русских деревню Сумапу с ее укреплениями. Тем пришлось отступить с большими потерями. Это поражение стало прямым предлогом для отстранения от командованием корпусом генерала Г.К. Штакельберга.
Впоследствии Военно-историческая комиссия по изучению русско-японской войны 1904 – 1905 годов отметит: «едва лишь войска 10-го корпуса успели сделать первые шаги своего наступления, как уже было получено новое приказание генерал-адъютанта Гриппенберга, которое предостерегало от энергичных наступательных действий».
С наступлением светового дня 15 января, после сильной артиллерийской подготовки, полки русской 31-й пехотной дивизии стремительной атакой захватили несколько китайских деревень близ Санде-пу и, выйдя с боем во вражеский тыл, поставили японцев в критическое положение. Они напрягали все силы, чтобы сдержать наступавших. Маршал Ояма доносил о том русском наступлении в Токио:
«15 января русские обстреляли наш тыл. Сражение продолжалось в течение всего дня и ночи, наши всюду были придавлены численностью русских. В этот день наши войска были готовы к тому, что будут уничтожены».
Чтобы спасти положение и не допустить полного прорыва своего фронта у Сандепу, маршал Ояма поздно вечером, собрав в кулак все наличные силы пехоты и полевой артиллерии, четырежды атаковывал 1-й Сибирский корпус, но безуспешно. Последнее слово в битве за Сандепу осталось за генералом А.Н. Куропаткиным: в конце дня 15 января он приказал прекратить наступление: «Войскам в эту ночь отступить и занять сосредоточенное положение», а самой удачливой 31-й дивизии отойти под прикрытием ночной темени на исходные позиции, вернув тем самым японцам отбитые у них деревни.
Отступление за реку Хуньхэ в морозной ночи было спешное, неорганизованное. В одной из захваченных деревень в суматохе осталось два батальона русской пехоты, до которых приказ не дошел. Под утро они приняли на себя удар целой 8-й японской дивизии и, сдерживая ее натиск, сражались до последнего солдата среди развалин китайских глинобитных фанз. Отошел и кавалерийский отряд П.И. Мищенко, действовавший, по существу, в тылу японских войск.
Так высшее русское командование отказалось закрепить и развить несомненный успех своих наступавших войск. Советский военный историк комбриг Н.А. Ливицкий, рассматривая январское сражение, сделал следующий вывод: «Основная причина неудачи у Сандепу – отсутствие руководства боем». Пожалуй, красноречивее этого не скажешь.