二、拉哈苏苏、双城子、珲春方向的作战及吉林省的陷落
当北路俄军在海兰泡大肆屠杀中国居民时，东北路俄军由萨哈罗夫少将率领步兵四个营，骑兵四个连，炮兵两个连及一个工兵排，一个电信排，一个医疗救护队，随带火炮二十六门，分乘二十二艘江轮和五十六艘拖轮，从伯力出发，沿黑龙江西进，于7月22日到达拉哈苏苏（今同江）。驻守该地的清军稍事抵抗即行撤退。俄军占领松花江口这一要点后，留兵一部驻守，主力随即溯松花江进犯三姓城。三姓位于松花江南岸，西濒牡丹江，东临倭肯河，是吉林北部水陆交通重镇。三姓副都统农英阿率八营清军（有火炮二二十二门）驻守该地，沿江还驻有水师营。7月27日，俄军攻占了城外北面和西面的清军阵地，接着于28日上午9时，水陆两路夹攻三姓城。守军英勇抵抗，激战至下午4时，击沉俄轮一艘，毙伤敌军多人。终因俄军炮火猛烈，其后续部队又相继登岸，清军伤亡严重，被迫撤退。俄军占领三姓，枪杀居民，焚烧房屋，然后登轮向哈尔滨进犯。
哈尔滨是中东铁路的枢纽，原驻有沙俄“护路队”两千余人，因受义和团的攻击，各地“护路队”陆续向哈尔滨集中，此时总数已逾四千人。寿山在部署黑龙江战守时，奏请清廷委任通肯副都统庆祺为东路翼长，率领六营清军，驻扎于松花江口至呼兰沿线各站，防御俄军从东面入侵黑龙江省。鉴于哈尔滨为三省腹心之地，又严重威胁黑龙江省的后路，寿山于7月初曾约请吉林清军会攻哈尔滨，先清除哈尔滨“护路队”，然后专注北方边防。由于吉林将军长顺极力阻挠，此计未能实现。
7月26日，当俄军逼近三姓，形势极为严重时，寿山毅然命令庆祺率清军四营，统领定禄，穆隆阿、公培珍及营官富德等各率所部清军，进攻哈尔滨沙俄“护路队”司令部。因敌人已有戒备，清军遭到伏击，伤亡三百余人，退守呼兰。8月3日，萨哈罗夫所部俄军进占哈尔滨，同“护路队”会合。
俄军夺占哈尔滨后，迅速沟通了与双城子方向俄军的联系。9月1日，又派遣一个支队乘坐满载粮食弹药的列车，前往齐齐哈尔，以加强该处俄军。9月12日，触军从哈尔滨发兵北攻呼兰，清军弃城退走。俄军在呼兰大肆抢劫勒索，并将清军库藏军火“尽数搬出，或毁或运，或投深井，或掷大河”。
在萨哈罗夫率东北路俄军向哈尔滨方向进犯的同时，集结于双城子、克拉斯基诺的东南路俄军，分别向宁古塔和珲春发起进攻。
7月中旬，奇恰戈夫少将率俄军步兵两个营、炮兵一个连、骑兵两个半连及“护路队”若干人，携火炮六门，从双城子向宁古塔进犯。宁古塔是牡丹江畔的历史名城，吉林东部的重要屏障。该城驻有清军十余营，连同杨玉麟的民团组织镇东军及义和团，共约六七千人，分守叶河炮台，牡丹江渡口和宁古塔城。7月18～19日，俄军进攻叶河及牡丹江渡口，被清军击退。时值雨季，山洪爆发，俄军骑兵行动受阻，加之兵力不足，便于铁路附近“坚筑高垒”，等待援军。
7月27日，艾古斯托夫少将率俄军步兵六个营、炮兵三个连、骑兵两个连、工兵半个连，携带火炮二十门，从克拉斯基诺出发，向珲春进犯。珲春西濒图们江，北倚大盘岭，由清军帮办英联率靖边军六个营驻守，并有刘永和率领的忠义军协助防守。清军重点防守城南九十里的黑顶子和城东南八里、城西南十里的三处炮台。7月30日，俄军首先炮轰黑顶子炮台，接着进攻其余两座炮台。清军及忠义军发炮还击，毙伤俄军二百余人。激战至下午2时，城外炮台相继被毁，同时，城内外国商民趁机纵火作乱，英联被迫率部退至城外。俄军占领珲春后，因进攻宁占塔的兵力不足，艾古斯托夫即率部折往双城子，旋即西向增援宁古塔方向的俄军。
进攻宁古塔的俄军得到增援后，于8月26日夜逼近叶河。次日晨，控制了清军阵地对面的高地，同时，其骑兵直插叶河至宁古塔的大道。叶河守军恐后路被断，便主动退往宁古塔。
当清军和刘永和的忠义军在叶河，宁古塔坚守时，躲在省城吉林的长顺却加紧进行投降活动。8月13日夜，他煽动部分受官府控制较严的义和团民杀害了义和团首领敬际信及四十名团众。8月25日，又令已革记名副都统黑龙江协领达桂前往哈尔滨，向饿方卑屈求和，约定两军相见，以白旗为先，各不开枪，让路而行。随后，又令各路防军“遇俄兵时切勿开枪，免致重开衅端”。消息传至宁古塔，守军即退至鄂摩和。俄军于8月29日进入宁古塔，9月7日又占鄂摩和。9月22日，浓军先头部队进入吉林城。与此同时，伦年卡姆普夫率齐齐哈尔的北路、西北路俄军南下，于9月23日进入吉林城。9月30日，进占宁古塔的东南路俄军大队也赶至该处。侵略军入城后，烧杀抢掠，无恶不作。吉林银元厂的白银数十万两被抢劫大半，城内的兵工厂和炸药均被毁坏。厚颜无耻的长顺，却对俄军格外优待，备牛羊以犒俄师，对俄军所索军需差役，全部应承，并令吉林所属各府厅州县，“遇俄兵至，均照和约款接”，充分暴露了卖国贼的可耻嘴脸。
三、海城、辽阳一带的作战及盛京省的陷落
八国联军于7月14日攻占天津后，沙俄陆军部即于7月22日命令驻旅顺的俄军暂停向直隶增兵，迅速前往营口，攻击清军和镇压铁路沿线的义和团，进占辽东半岛。阿列克谢也夫立即集中步兵二十个营、骑兵十六个连、炮兵五个连，分两部向北进攻：一部沿中东路支线北上，一部由水路增援营口、大石桥（今营口）的俄军。尔后进攻海城、辽阳、奉天。
盛京省邻近直隶，义和团反帝爱国运动的声势甚大，7月初就拆毁了海城至开原的铁路桥房，并经常成群结队，以刀斧、铁棍、火枪同沙俄“护路队”交锋。7月中旬，辽阳、鞍山一带的义和团及清军，将辽阳的“护路队”二百余人围困三昼夜，迫使其向营口逃窜。7月15日，驻大石桥的“护路队”在米辛克上校率领下反扑海城，夺占唐王、亮甲各山，接连向城内开炮，击毁城楼。义和团及清军奋力抵抗，毙伤敌七十余人，并乘势追击，迫使沙俄“护路队”龟缩于大石桥、营口一带，不敢轻易出动。
7月25日（一说27日），沿铁路北进的汲军占领熊岳，8月1日占领盖平。8月4日，沿水路向北进攻的俄军在营口登阽，占领营口道署。驻守营口的清军骑兵三个营又三个哨，稍战即溃，仅义和团三百余人同俄军英勇斗。
主张抗战的盛京副都统晋昌，见形势危急，于8月上旬亲赴海城指挥作战。海城位于中东路支线上，西、北两面为平原，东、南两面为山地。当时驻有育字军、奉字军及县属地方武装四千余人，义和团千余人，共有火炮八门。晋昌抵海城后，决定依托城西南十多里的唐王，亮甲等阵地抗击敌人。8月9日，俄军少将弗列舍尔率步兵两个团又两个连、骑兵四个连、炮兵五个连，从大石桥出发，分三路进攻海城。8月10日，俄军炮击虎獐屯（今虎庄屯），清军退守邓家台，11日又退守唐王、亮甲等山。俄军迫至唐王山，集中炮兵火力轰毁清军各阵地。晋昌率部退守城东北的双山。8月12日，俄军夹攻双山。晋昌恐后路被断，即撤向辽阳，触军乘势占领海城。
正当海城前线激烈战斗之际，增祺伙同盛京户部侍郎清锐，于8月11日竟在奉天杀害了义和团首领刘僖禄，张海及六十余名团众。接着又下令各州县将抗战的义和团众“一律查拿法办，以绝根株”。海城失陷后，增棋急忙派员至营口向俄军乞降，遭敌拒绝。在这种险恶形势下，晋昌多次上奏朝廷，请求“收整队伍”，“广招民团”，同侵略军进行持久作战，并斥责投降派一遇敌人“均执旗迎降”的丑恶行径。
俄军进占海城前夕，正是八国联军向北京大举进犯之时。沙俄为在关内攫取更大的利益，决定抽调辽东战场的部队，迅速“从营口或经旅顺投向大沽口”。这样，俄军侵占海城后，只得屯兵等待，不敢继续北犯。清军也未乘机反击，与敌处于相持状态。
9月初，沙俄从共欧洲部分抽调来的两个步兵团、一个炮兵连抵达旅顺。9月21日，苏鲍齐奇中将也奉命到达营口。旅顺毁军遵照沙皇8月6日发出的八国联军占领北京后，旅顺俄军的“主要任务将是攻占奉天，并征服盛京全省”的指令，加紧进行北犯的各种准备。
至9月下旬，营口、海城一带的俄军已有步兵十一个营、骑兵四个连、炮兵十个连，随带火炮四十门。侵略军分左、中、右三路向北进犯：弗列舍尔少将率左路进攻牛庄；苏鲍齐奇亲自指挥中、右两路进攻鞍山。
当时，驻守牛庄、鞍山、辽阳一带的清军，除晋昌的育字军外，还有全营翼长寿长率领的奉字军、仁字军等，共约五十余营，加之义和团踊跃参战，兵力尚属可观。但因增祺一再鼓吹停战议和，并多次调兵回保省城和增援北路，因而削弱了辽阳方向的作战兵力。
9月24日，左路俄军攻牛庄，寿长率清军十余营及部分义和闭进行还击。由于俄军以速射炮连续轰击，守军不支，退守大望台，旋又退守刘二堡。俄军子当日占领牛庄后，将数千名中国居民围住，挥舞马刀来回砍杀数小时。这就是沙俄侵略者吹嘘为“赫赫武功”的“牛庄战役”。
9月26日，中、右路俄军在摧毁清军阵地后占领鞍山，接着向辽阳进攻。27日，寿长收集溃军，在沙河南八卦沟一带与俄军“复决死战”。但俄军“炮多力猛”，清军伤亡惨重，不支而散。当时，辽阳一带尚有清军步兵两千人、骑兵六百人、火炮三门。但在增祺的不抵抗命令下，城内遍插白旗。9月28日，俄军穿城而过，越太子河，直逼奉天。
这时，从黑龙江、吉林南下的各路俄军也已逼近开原、铁岭，对奉天形成南北夹攻的态势。奉天军政官员惊慌失措，争相逃命。增棋携带将军印，偕左右逃往新民厅所属的广宁一带。寿长、晋昌则收集溃军退往法库门（今法库）一带。10月1日，俄军不费一枪一弹进占奉天。10月6日，南北各路俄军于铁岭会合。至此，我东北三省各重要城市和交通要道，全被俄军侵占。
在占领奉天前夕，沙俄从旅顺派出两个团又一个连，乘军舰四艘，于10月1日（一说9月30日）在山海关登陆。接着，这支俄军沿铁路北上，于10月4日占领锦州，中旬占领新民厅，控制了直隶通往东北三省的铁路交通，切断了关内外的联系，以便实现其独吞中国东北三省的目的。
11月11日，增祺在沙俄的军事压力下，派代表与沙俄侵略者于旅顺签订了《奉天交地暂且章程》。其中规定：清军一律遣散，交出军火，拆毁炮台、营垒及火药库；俄军驻奉天及盛京各地；奉天设俄国总管，与闻重要公事。《章程》名为俄军向清政府“交地”，实则是在俄军控制下，让盛京各地官僚返回任所，充当傀儡，把盛京省变为沙俄的殖民地。
投降派的不抵抗主义和残酷地镇压义和团，是盛京省失陷的根本原因。此外，清军在作战部署和指挥上也有不当之处。如部署防御时，南部兵力过少，因而俪军从旅顺出兵后，得以乘虚而入，迅速占领熊岳。盖平、营口等重要城市。晋昌亲赴海城指挥作战时，也没有根据敌强己弱的情况，采取机动作战的方针，而是单纯地实行“敌来则打，敌退则守”的阵地防御战，加之缺乏坚固的防御工事和足够的火炮，而且士气低落，结果在俄军优势炮火的轰击下，被迫撤退，造成失败。