До начала наступления было решено организовать набег конного отряда генерала Л.И. Мищенко на Инкоу. Отряду ставилась задача захватить порт Инкоу и, углубившись в тыл противника, вывести на длительное время из строя железную дорогу на участке Ляоян — Ташичао — Дальний, по которому перебрасывалась из-под Порт-Артура к Шахэ 3-я японская армия генерала М. Ноги. Успешным рейдом на Инкоу Куропаткин, как он сам выразился, хотел «порадовать батюшку-царя»14
и поднять настроение русской армии.Отряд Мищенко был сформирован из состава всех трех армий и насчитывал около 75 эскадронов и сотен с 22 орудиями. 27 декабря (9 января) тремя колоннами в обход левого фланга японского расположения он двинулся в тыл противника в направлении на Ньючжуан и Инкоу. 30 декабря 1904 г. (12 января 1905 г.) отряд Мищенко подошел к станции Инкоу. Для атаки, назначенной на вечер, было выделено 15 эскадронов и сотен. 42 эскадрона и сотни остались в резерве.
За 8 дней отряд прошел около 270 км. Во время рейда было рассеяно несколько японских тыловых команд, 19 человек захвачено в плен, уничтожено до 600 арб с запасами, сожжено несколько небольших продовольственных складов и прервано сообщение по телеграфным и телефонным линиям, два поезда пущено под откос. Однако железнодорожному полотну были причинены незначительные повреждения. Разрушенные участки железной дороги японцы восстановили за 6 часов. Таким образом, главная цель рейда (разрушить железную дорогу на участке Ляоян — Ташицзяо — Дальний и тем самым затруднить переброску 3-й японской армии) не была достигнута.
В сочетании с активными действиями Маньчжурской армии рейд русской конницы по тылам противника мог бы оказаться весьма эффективным, но русские войска по-прежнему бездействовали на шахэйских позициях.
В начале января после долгих и бесплодных споров Куропаткина с командующими армиями был принят план перехода Маньчжурской армии в наступление.
Замысел операции состоял в том, чтобы силами 2-й армии при содействии артиллерии 1-й и 3-й армий нанести главный удар на левом фланге противника в направлении на Сандепу, овладеть позициями между реками Хуньхэ и Шахэ, а затем поочередным вводом в сражение остальных армий отбросить противника за реку Тайцзыхэ.
Для действий на главном направлении в состав 2-й армии вошли 1-й Сибирский, 8-й и 10-й армейские корпуса, сводно-стрелковый корпус, отряд генерала В.А. Коссаговского, конный отряд генерала П.И. Мищенко и Сибирская казачья дивизия. Общая численность 2-й армии составила 96 218 штыков и 8882 сабли.
Артиллерия армии состояла из шести артиллерийских бригад, мортирного полка, пяти отдельных артиллерийских дивизионов, шести батарей конной артиллерии и полевой батареи, а также из горной и осадной артиллерии, на вооружении которых в общей сложности насчитывалось 364 легких, 52 тяжелых и осадных орудия.
Лежавшая в основе плана идея нанесения разновременных ударов с целью вытеснения противника из определенных районов не позволяла добиться решительной победы.
К моменту перехода Маньчжурской армии в наступление в ней насчитывалось 336 батальонов, 152 эскадрона и 1080 орудий. Численность личного состава достигала 285 тыс. человек. Японцы к тому времени имели 13 пехотных дивизий и 13 резервных бригад — всего 200 тыс. человек. Куропаткин, собственно, и не намеревался наступлением на Сандепу добиться разгрома японской армии. Он готов был удовлетвориться самым незначительным успехом.
За день до наступления Куропаткин предупредил генерала Гриппенберга: «…Дабы операция не приняла с самого начала нежелательного и чрезвычайного развития до выяснения численности и нумерации частей противника, без крайней необходимости не переходить линии Хэгоутай, так как признаю излишним удаляться больше чем на 3–4 км». Это указание главкома сковало инициативу командующего 2-й армией.
Наступлению предшествовал артиллерийский обстрел опорных пунктов противника перед фронтом всех корпусов 2-й армии. Артиллерийская подготовка началась с большим опозданием. К тому же массированного удара по вражеской обороне не получилось. Из-за плохой организации управления артиллерийским огнем в дивизиях и корпусах артиллерийская подготовка оказалась малоэффективной, что отрицательно сказалось на ходе сражения. Огневые точки неприятеля на главном пункте атаки — Сандепу — не были повреждены, т. к. обстрел велся в основном легкими скорострельными пушками. Из 1761 выстрела, произведенного по району Сандепу, 1448 приходилось на легкие орудия. К стрельбе было привлечено только 60 % орудий, имевшихся во 2-й армии, остальные находились в резерве и на охране тыла.
Первым перешел в наступление 1-й Сибирский корпус генерала Г.К. Штакельберга. В ночь с 11(24) на 12(25) января войска корпуса неожиданной быстрой атакой захватили на западном берегу реки Хуньхэ деревню Хуанлотоцзы. Побросав оружие, противник бежал. К 6 часам утра 1-й Сибирский корпус овладел всей линией реки.