Вновь начался артиллерийский обстрел Высокой, и гора в очередной раз скрылась в облаках дыма и пыли. Кондратенко прибыл на высоту, чтобы лично руководить здесь боем. Японцам все же удалось захватить первую линию русских окопов и укрепиться в них. Попытка их взойти на вершину была пресечена штыковым ударом русских. Столь же безуспешно закончились и другие попытки. Под вечер 9 сентября Ноги, лично руководивший штурмом, приказал сосредоточить в мертвом пространстве на склоне горы свой резерв силами около трех батальонов пехоты. Однако их сосредоточение было вовремя замечено защитниками Высокой.
Около 17 часов вечера взвод скорострельных пушек под командованием штабс-капитана Ясенского, замаскировав орудия под фургоны с сеном, не замеченный противником, выехал на открытую позицию и с дистанции около 4 километров внезапно открыл шквальный шрапнельный огонь по вражеским резервным батальонам, скучившимся на небольшом клочке мертвого пространства. В течение первых 5 минут русские артиллеристы выпустили 51 снаряд. Все они попали в скопление японской пехоты. Ее уничтожение довершил огонь соседних фортов и крепостных батарей.
Бой за гору Высокую закончился «выкуриванием» японцев, крепко засевших в захваченном большом блиндаже. Около часа ночи Кондратенко приказал лейтенанту Подгурскому попытаться выбить из блиндажа японцев с помощью пироксилиновых бомб. Офицер с двумя солдатами сумели незамеченными подползти к блиндажу и сбросить на его крышу несколько бомб. Оставшиеся в живых после взрывов вражеские пехотинцы бежали с горы.
Это событие стало последним в ходе второго штурма Порт-Артура осадной 3-й японской армией. Защитники крепости успешно отразили и этот вражеский приступ, потеряв около 1500 человек. Японцы ценой потерь в 7,5 тысячи человек захватили лишь Водопроводный и Кумирненский полевые редуты и гору Длинную. Вклиниться в линию крепостной обороны Порт-Артура Ноги не удалось и на сей раз, хотя для достижения этой цели он вновь не жалел жизней тысяч своих солдат.
Захватить гору Высокую тоже не удалось, хотя бои за нее отличались большим кровопролитием и штурмующие потеряли под этой высотой до 6 тысяч человек, в том числе командира 1-й бригады генерал-майора Ямамото. В трех японских пехотных полках, участвовавших в боях за гору Высокую, в строю остались всего 300 солдат. В японской литературе говорилось, что из 23 рот, участвовавших в штурме этой высоты, после боев можно было сформировать только две. Ее защитники потеряли 256 человек убитыми и 947 ранеными. Во 2-й роте 5-го Восточно-Сибирского стрелкового полка на третий день штурма в строю остались 37 бойцов, в 4-й роте — 19, в 1-й роте 28-го полка — 23 человека, в 7-й роте 27-го полка выбыло больше половины солдат.
Японцы установили на вершине горы Длинной наблюдательный артиллерийский пост, который стал корректировать огонь тяжелых осадных орудий по внутренней гавани Порт-Артура: с высоты была видна большая часть гавани и расположение в ней Тихоокеанской эскадры. Вражеский огонь сразу же стал более эффективным, и русским кораблям пришлось приблизиться для якорной стоянки к самому берегу.
Предвидя новый штурм крепости, ее защитники начали инженерные работы по укреплению гор Высокой и Плоской. Потеря первой из них грозила полным уничтожением порт-артурской эскадры, так как с горы наблюдалась вся внутренняя гавань. Продолжалась установка на сухопутном фронте орудий, снятых с кораблей. За август — сентябрь моряки создали 38 новых батарей и 23 прожекторных поста. Всего на берегу было установлено 225 корабельных орудий, преимущественно малых калибров, которые обеспечивались корабельными расчетами и боевыми припасами. Установка морских орудий была как нельзя кстати: в крепостной артиллерии выбыло из строя немало орудий. Большой бедой стало то, что чугунные снаряды к 275-миллиметровым гаубицам часто рвались в стволе или тотчас же после вылета из канала ствола.
При отражении вражеских штурмов хорошо показали себя гранаты, которые изготовлялись в Порт-Артуре кустарным способом. Для них использовались гильзы от снарядов, главным образом 37— и 47-миллиметровых, которые начинялись сухим пироксилином; для воспламенения служил бикфордов шнур. За один день в крепости производилось до 300 таких гранат. Ввиду большого веса — до 2 килограммов фанаты применялись только для ближнего боя, поскольку бросить ее можно было только на 20 — 25 шагов. При разрыве такая самодельная граната давала много осколков, нанося врагу большой урон.