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 самое большое селение Сандепу, хорошо укрепленное, огонь русской полевой артиллерии так и не затронул. Дальнейшие попытки захватить его успеха не имели.
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 Мищенко (около 40 эскадронов и сотен),1-й Сибирский корпус начал наступать.
Однако совсем скоро его «самодеятельность» закончилась: приказом сверху ему было велено прекратить неплановое наступление и перейти к обороне. Благодаря этому японское командование «выиграло» целые сутки, чтобы принять адекватные меры против начавшегося наступления противника.
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 достигли успеха. 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. Конница Мищенко стала выходить в ближние японские тылы и заставила противника оставить позицию у деревни Цзяньцзявопу. Сама обстановка требовала от русского командования наращивания атакующих усилий.
Но как только об этом стало известно командующему 2-й армией 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. Русским войскам пришлось отступить с большими потерями. Это поражение стало прямым предлогом для отстранения от командования корпусом генерала Штакельберга.
С наступлением светового дня 15 января, после сильной артиллерийской подготовки, полки русской 31-й пехотной дивизии стремительной атакой захватили несколько китайских деревень близ Сандепу и, выйдя с боем во вражеский тыл, поставили японцев в критическое положение. Они напрягали все силы, чтобы сдержать наступавших. Императорский главнокомандующий маршал Ивао Ояма доносил о том дне русского наступления в Токио:
Куропаткин приказал отойти от Сандепу. 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 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.
1-я и 3-я русские Маньчжурские армии, изготовившиеся для общего наступления, так и остались стоять на исходных позициях в полном бездействии. Их войска оказались как бы сторонними наблюдателями происходивших событий в полосе фронта 2-й Маньчжурской армии.
Так закончилось январское наступление 2-й русской армии. Японцы зимой наступать не собирались. В 4-дневном сражении при Сандепу русские потеряли 368 офицеров и 11 364 солдата, среди них было очень много обмороженных. Японские потери составили 8901 человек.