20 декабря 1904 года начались переговоры сторон о капитуляции Порт-Артура. С русской стороны делегацию возглавлял начальник штаба Квантунского укрепленного района полковник Рейс, с японской — начальник штаба осадной 3-й армии генерал Идитти. Рейс был уполномочен требовать, чтобы победители выпустили весь гарнизон с оружием в руках. Если же японцы не согласятся, то принять условия менее выгодные, если они не будут для портартурцев унизительны.
Генерал Идитти категорически отверг требование российской стороны о почетном выпуске из Порт-Артура войск гарнизона с оружием в руках, ссылаясь на распоряжение из Токио. Он дал полковнику Рейсу 50 минут на обсуждение условий капитуляции, подготовленных японской стороной. В 19 часов акт о капитуляции крепости был подписан сторонами. Порт-Артур после многомесячной героической обороны пал на 329-й день после начала Русско-японской войны.
Условия капитуляции были следующими: весь гарнизон попадал в плен (до окончания войны на Японских островах); генералы, адмиралы и офицеры сохраняли личное оружие и необходимые личные вещи. Обезоруженные солдаты, матросы и унтер-офицеры под командованием своих офицеров собирались на сборный пункт. Все форты, укрепления, корабли, оружие, боеприпасы, денежные средства и другое военное имущество передавалось в распоряжение японской армии в том виде, в каком они находились к моменту подписания акта о капитуляции.
Данные о состоянии Порт-Артурской крепости на 20 декабря 1904 года (2 января 1905 года) свидетельствуют: ее гарнизон еще мог держаться, облегчая тем самым положение русской Маньчжурской армии. Ко дню капитуляции в составе гарнизона числилось 32 400 человек, в том числе 5809 раненых и больных, 2994 лошади, 610 исправных орудий (из них 287 морских), 9 пулеметов, 207 855 снарядов различных калибров (не хватало только крупных калибров).
Японцы, по их данным, захватили в Порт-Артуре годных только 357 орудий и 133 799 снарядов. Остальные орудия были приведены в полную негодность русскими артиллеристами. Снаряды же или выбрасывали в воду внутренней гавани, или закапывали в землю и бросали в расщелины гор, или подрывали.
Еще не были исчерпаны запасы продовольствия. По данным ведомости состояния гарнизона и снабжения, крепость Порт-Артур к дню сдачи имела в наличии: муки на 27 дней (на крепостных складах ее хранилось около 50 тысяч пудов), крупы — на 23, чая — на 196, сахара — на 40, сухарей — на 21, сухих овощей — на 88, соли — на 175, овса, ячменя и бобов — на 34 дня. Сюда следует добавить почти 3 тысячи лошадей для убоя на мясные порции. По запасам продовольствия морская крепость России на Квантуне могла держаться еще 4—6 недель.
Гарнизон к дню сдачи крепости сохранял за собой большую часть порт-артурских укреплений. Из 59 укрепленных узлов (фортов, укреплений, батарей, редутов и других) защитники Порт-Артура за время осады потеряли не более 20. Защитники остальных сохраняли полную готовность и способность защищаться.
Японцам не удалось победить защитников Порт-Артура в открытом бою, и поэтому овладение русской морской крепостью, которая была сдана неприятелю двумя полновластными военачальниками в лице Стесселя и Фока, не принесло заслуженной славы японскому оружию. Крепость не была взята с бою. Об этом откровенно заявляет и сам командующий осадной 3-й японской армией Ноги в письме генералу Тераучи, написанном после сдачи Порт-Артура.
После окончания Русско-японской войны по требованию российской общественности генералы Стессель, Фок, Смирнов и полковник Рейс были преданы военному суду по делу о капитуляции крепости Порт-Артур. Суд имел конечной целью отвести позор военного поражения империи на Дальнем Востоке от правительства и лично императора Николая II.
В деле о сдаче противнику Порт-Артурской крепости военный суд единственным виновником признал Стесселя. Прокурор потребовал для него смертной казни. Суд согласился с требованием обвинения, но вместе с тем постановил ходатайствовать перед императором Николаем II о замене осужденному расстрела десятью годами тюремного заключения. Бывший генерал русской армии был помилован царем, который высочайше даровал ему жизнь, и посажен в Петропавловскую крепость столицы. Там Стессель находился всего полгода, после чего был выпущен на свободу по «высочайшему повелению».