作战。
库罗巴特金明白，皇帝已经怀疑自己的指挥能力了！要想重新获得皇帝的信任，必须在格列别伯戈到来之前打一场胜仗！
库罗巴特金立即制定了新的作战计划：第十、第十七军组成的西满支队为右翼，向日军第2、第4集团军实施佯攻，牵制日军兵力；第一、第二、第三军组成的东满支队为左翼，向本溪湖方向进攻，突破日军第1集团军的防线后将日军主力压迫至浑河、太子河之间予以歼灭！
10月8日，俄军东满支队抵达本溪湖附近。本溪湖是日军的后勤基地，日军在这里储存了大量的作战物资，如果失守将陷入非常不利的境地。按照常理，日军应当集中兵力击退进攻本溪湖的俄军东满支队。但是大山岩决定将计就计，他打算用少量兵力牵制住本溪湖的俄军东满支队，然后集中兵力攻击俄军西满支队。
大山岩和库罗巴特金的作战计划针锋相对，能否取胜就看本溪湖的日军能否顶住俄军主力的进攻。日军第1集团军留下第十二师团和近卫后备旅团在本溪湖防御俄军东满支队，主力向奉集堡方向推进。第2集团军向板桥堡、太平庄方向推进，第4集团军向前黄花甸、孤家子方向推进。3个集团军的进攻方向都指向一个地点——奉天。
本溪湖的日军顶住了俄军东满支队的猛烈进攻，而第1、第2、第4集团军的持续进攻给奉天以南的俄军西满支队制造了巨大的压力。库罗巴特金不得不将预备队调上来支援西满支队，然而即便如此也未能阻挡住日军的进攻。14日，日军第2集团军占领距离奉天仅20公里的战术要地烟笼山，将俄军西满支队赶到沙河北岸。
库罗巴特金原本计划向日军发动进攻，现在倒好，日军打到自己的家门口了！恼羞成怒的他决定不惜任何代价夺回烟笼山。16日15时，俄军强渡沙河，迂回至烟笼山西侧发起强攻。经过一夜激战，俄军于17日拂晓夺回烟笼山，日军伤亡惨重，第四十一联队近乎“全滅”。
至此，日军伤亡2。05万人，俄军伤亡4。1万人，双方都已成为强弩之末，无力继续发动进攻，只得在沙河沿岸展开对峙。沙河会战宣告结束。