一、岫岩——赛马集之战
越过鸭绿江之日第一军继1894年10月26日占领九连城、安东之后，接着又于27日占领大东沟，31日占领凤凰城，11月5日占领大孤山。其后，日第二军攻占了金州大连湾，于是，第一军受领的牵制辽东清军、掩护第二军由花园口登陆的任务基本完成，大本营令其在叆河、大洋河两流域布置冬营，以待来年参加直隶平原决战。为确保冬营安全，日第一军决定以其第三师团之第五旅团长大迫尚敏率一支队（步骑约三千）由大孤山出发，进攻岫岩；以第五师团之第十旅团长立见尚文率一支队（步骑四千）由凤凰城出发，北攻赛马集，并分兵一部（一个大队和少量骑兵）由少佐三原重雄率领西进，协助大迫支队夹攻岫岩。
岫岩西通海城、盖平，北连辽陽，东通凤凰城，南达大孤山，是奉天南部的战略要地。11月14日，日军大迫支队出大孤山，经土城子、老孙家堡、土门子岭，指向岫岩之南；三原重雄所部则出凤凰城，经高家店、黄花甸、黄岭子，指向岫岩之北。丰升阿、聂桂林分兵北扼黄岭子，南控土门子岭和洪家堡，抵御来犯之敌。18日，三原重雄所部猛攻地势险峻的黄岭子山，清军不支，弃险而走，退守兴隆钡。此时，南面守军也为大迫支队所逼，退入岫岩。当晚，丰升阿等见南北两面受敌，率部夜奔海城东南的析木城，岫岩遂为日军所陷。
赛马集东近叆陽，西接连山关。黑龙江将军依克唐阿所部弃守宽甸之后，即退驻于赛马集一带。日军立见支队由凤凰城向赛马集进军时，分兵一部（步兵一大队、骑兵炮兵各一小队）由少佐今田唯一率领，经雪里站、通远堡、草河口，西犯连山关。当时，连山关、甜水站诸处由吕本元、孙显寅所部盛军驻守，其西面的摩天岭由聂士成等部驻守。由于宋庆奉命率所部毅军并铭军南下救援旅顺，连山关、摩天岭一带防务由聂士成统管。
11月12日，今田唯一所部骑兵抢夺连山关关口，大队继至，遂陷连山关，直趋摩天岭。聂士成部顽强抵抗，“扼隘路，以巨炮当其冲，张旗帜丛林间，鸣鼓角为疑兵，时出截杀，而露宿以守”①。日军不得逞，撤回连山关。在西犯摩天岭的同时，日军一小队由叆陽偷袭赛马集，侦察依克唐阿部虚实，遭到依军痛击，死伤惨重。日军西则阻于摩天岭，东则败于赛马集，不得已于11月24日撤离连山关，集结于草河口一带，阻隔聂、依两军通道。26日，聂、依两军东西夹击，大败草河口日军。29日，立见尚文以大队来援，分犯赛马集和草河口。清军竭力抵抗，战事呈胶着状态。日军前进受阻，又恐凤凰城老巢空虚，后路危险，便于12月5日弃草河口，返回凤凰城。此时，聂、依两军声势相通，拟合力南下，收复凤凰城。依克唐阿并分兵一部绕道叆陽指向凤凰城侧背。立见尚文留兵一部守城，自率大队北上迎击自通远堡南下的清军。9日，双方激战于通远堡南面的金家河，彼此伤亡甚众。12日至15日，清军连战皆败，终未能收复凤凰城。这时，日军第三师团已陷海城，辽陽危急。依克唐阿奉命西援辽陽，与宋庆及吉林将军长顺会合，以固沈陽门户。此后，辽陽以东防务主要由聂士成部承担。聂部以摩天岭阵地为中坚，长期与敌相持，日军始终未能越岭西进。
二、海城、盖平等地的陷落
日第二军攻陷旅顺之后，其第一军司令野津道贯①即建议大本营准其进军海城，以消除旅大方面日军的后顾之忧。日第一军既不能越摩天岭西犯，改由岫岩经海城而进逼辽陽，断摩天岭清军后路，必要时与第二军会师北上而威胁沈陽，自然有其重要的战略意义。因此，海城实为中日两军必争之地。12月上旬，日第三师团于岫岩集结，准备进军海城。当时，由摩天岭奉命回援旅顺的宋庆所部毅军和铭军屯于盖平；由岫岩败退的丰升阿、聂桂林所部十余营驻析木城。12月10日，日军第三师团全队西犯：先以步兵第十八联队长佐藤大佐率兵一部指向盖平，牵制宋庆军；第三师团长桂太郎中将自统师团主力扑向析木城。11日，清军屡战皆败，丰升阿、聂桂林夜奔海城，析木城遂于12日为日军侵占。13日，日军乘势进攻海城。防守该地的清军有奉军等步、骑、炮队十七营，分扼城东的荞麦山及城西的晾甲山以为左右翼，而以荞麦山为防御之锁钥，置炮兵于该山南部及山麓，又以部分兵力占领沙河左岸箭楼子附近。日军进攻时，清军稍事抵抗，即退奔辽陽，海城为敌所占。于是，辽陽、盖平、营口（今营口市）、牛庄等处告急。清廷更觉奉天省城势危，急令依克唐阿、长顺各率所部西援，以护辽陽，令宋庆率所部自盖平北上，以护营口、牛庄，防敌西窜。
宋庆在盖平闻日军由岫岩长驱北进，已于12月10日亲率毅、铭军等二十余营移驻于大石桥（今营口县），拟救援海城。但12日析木城陷落，13日海城又入敌手，宋庆便改变计划，拟与北面诸军取得联络之后，再共图收复海城，于是将全军二十余营屯于距海城二十里的缸瓦寨，未能趁敌立足未稳之际发起攻击，丧失了战机。12月19日，海城日军大股来袭，宋庆军大败，由缸瓦寨退往营口、田庄台一带。
日军攻占海城后，以孤军（约六千人）入重地，颇觉力单，于是，野津道贯率第一军司令部和军预备队由安东移驻岫岩（1895年1月5日到达），同时，请求第二军分兵一部协攻盖平，以便两军声势相通。1895年1月初，日第一军派遣第一师团之混成第一旅团①约八千人由普兰店（今新金）北上。当时，驻盖平之清军只剩下章高元所部山东嵩武军八营、徐邦道所部拱卫军十一营、张光前所部亲庆军五营。1月5日，徐邦道部奉宋庆之命移驻牛庄（以便联络辽陽清军），盖平兵力更单。徐部出发不久，宋庆以日军混成第一旅团逼近盖平，令其回援。6日，徐部返抵蓝旗厂（盖平北面二十余里），宋庆又改变命令，令其开赴田庄台。徐部又回师北上，刚过营口，宋庆仍令其回援盖平，于是又折而南行。这样，徐邦道所部往返奔波于田庄台、营口、盖平之间，四昼夜未得休息。9日夜，徐部前锋进至盖平境时，日军已扑攻盖平。扼守东门外凤凰山的张光前部闻敌即溃，日军一部乘势攻入东门，然后出南门，绕至扼守南门外的章高元部之后。章部不支，刚赶到战场的徐邦道部也因疲惫过度，不堪任战，于是各部齐退营口。10日上午，盖平陷落。从此，日第一、二军声势联络，辽东清军进一步陷入被动。
三、清军反攻海城失败
自平壤之战以后，清廷以淮军不可恃，便起用湘军旧将魏光焘、李光久等，令其募兵北援。1895年1月，光绪帝又召湘军首领两江总督刘坤一入京，授为钦差大臣，令湖南巡抚吴大澂、淮军总统宋庆共同帮办刘坤一军务。
1月14日，清廷以日军既据海城，又陷盖平，关外军情更紧，乃令新授钦差大臣刘坤一迅赴山海关驻扎调度，节制关内外各军。并令自动请缨的吴大澂统率新疆布政使魏光焘所部新湘军、总兵刘树元所率抚标军、吴元恺所率恺字军等，“即日拔队出关，分起进发，会合宋庆等军，相机进剿”①，于是，宋庆于田庄台坐待援军。
这时，奉命扼守辽陽的黑龙江将军依克唐阿和吉林将军长顺深感责任重大，一致认为，与其坐待日军来攻，不如乘其占领未固之际，先发制胜，于是商定，以集结于腾鳌堡、鞍山站一带的五十余营约二万人的兵力，“分左右两路，步步前往，相机规海”①。1月17日，依、长两军已前进至海城北面，距敌人前沿阵地仅二里许。西路（依军）包抄至二台子，东路（长顺军）包抄至头河堡，东西绵亘近三十里。日军扼守城北欢喜山和双龙山（山上均筑有炮台），并有步、骑、炮兵列阵以待。当清军发起攻击时，日军步骑数千人在炮火掩护下蜂拥齐出。清军大半使用土槍，射程小，射速慢，加之“旗汉兵团心志不齐”，相持不久，西路依军先退，东路长顺军继之，第一次反攻海城遂告失败。
1月22日，依、长两军又分左右两路会攻海城。依军自长虎台向欢喜、双龙二山之间的三里桥突击，为欢喜山日军炮火所阻，又折而北，经沙河沿绕出欢喜山之西，拟攻海城之西北角。长顺军则从头河堡向海城东北的双龙山发动进攻，终因日军炮火猛烈而不得进。下午，日军发起反击，依军大量伤亡，经大富屯向西北方向退走。东路长顺军亦退。第二次反攻海城又归失败。
此后，山东半岛军事形势日趋恶化，清廷主战派为了从辽东战场捞回一点面子，急欲乘日军战略重点南移之机，一举收复海城。2月7日，军机处奉旨电谕长顺和依克唐阿：“此时各军俱到前敌，亟宜克期合剿。著长顺与依克唐阿同心协力，严饬诸将奋勇进战，务期一举攻拔，再向南路与宋庆会合，节节扫荡，军事当大有转机矣。”①依、长二将鉴于前两次攻海失败，深感兵力尚单，商请宋庆出兵会攻。2月11日，吴大澂到达田庄台，其所部除道员李光久军（老湘军五营）已先期出关屯于牛庄外，总兵刘树元所率亲兵六营亦已到达牛庄。又总兵梁永福所率凤字军五营，也于前一日由田庄台开入牛庄。于是，依克唐阿、长顺与宋庆等商定，于2月16日以九十余营三万余人的兵力，再次反攻海城。进攻部署是：依军自北面进攻大教场为中路；长顺军进攻玉皇山为东路；李光久和徐邦道各率所部从柳公屯进攻唐王山为西路。当天，东西二路进逼颇紧。日军先则坚伏不动，继则步、骑、炮兵一齐出击。东路长顺军伤亡甚众，中路依军亦阻于欢喜山炮火，相继败退。西路李、徐两部见势不妙，也纷纷西走。这样，第三次反攻海城又未成功。
2月21日，清军上述各部再次会攻海城失败。在第四次反攻海城的同时，宋庆依约率所部毅军、铭军（统领刘盛休已撤职，改由姜桂题接任）及河南嵩武军（总兵刘世俊统领）等五十余营近二万人进攻盖平北面的太平山日军，一则配合攻海，一则为日后收复盖平作准备。宋庆军一度占领太平山，并与敌相持三日。24日，日军三面来攻，清军大败，退回营口以东地区，防止日军西犯。
清军四次反攻海城，虽不是决定性的战役，但其持续时间之长、动员兵力之多、涉及地区之广、战斗规模之大，在整个中日甲午战争过程中是仅有的。清军总的战略方针是消极防御，然就反攻海城来说，则属于具体战役战斗上的进攻战。这种情况之所以出现，固然是由于海城战略地位重要，它的得失，关系到清廷“力保沈陽以顾东省之根本”方针能否实现，但主要还是由于日本侵略者当时的战略重点是海陆进攻山东半岛，全歼北洋海军，而在辽东战场上基本上取守势的缘故。
四、牛庄、营口、田庄台等地的失守
清军第四次反攻海城失败之后，还想进行第五次反攻。当时，“环海城而军者：两将军（依克唐阿、长顺）、一巡抚（吴大澂）、一提督（宋庆）、一藩司（魏光焘），共百余营，六万余人（按：宋庆毅军时已增至三十营）”①。吴大澂所部湘军分布海城西北，控制通往牛庄的大道；依军分布海城正北，扼牛庄通辽陽的大道；长顺军分布海城东北，扼通向辽陽的大道。
日军方面，为了扭转局面，决定趁冰冻未解之际，由盖平、海城、凤凰城分路进攻：一由盖平北趋营口；一由凤凰城经黄花甸、三家子赴鞍山站；一出海城北攻依、长两军，经甘泉堡指向鞍山站之南。鞍山站系牛庄至辽陽之孔道。日军欲夺此要隘，示形逼攻辽陽，实将袭取牛庄。因为牛庄一旦有警，海城西面的湘军势将由于退路受到威胁而停止攻海。
2月28日凌晨，未等请军发起第五次反攻，海城日军第三师团便分路出击。激战约三小时，中路依军败退。恰在这时，辽陽南九十里之吉洞峪为出凤凰城的日军第五师团袭占，辽陽大震。辽陽知州徐庆璋请援于依克唐阿，依便托词援辽，率部北走，长顺军也随之而去。日军跟踪追击，一举夺占鞍山站。不久，第五师团也间道来会。除留兵一部控制鞍山站外，日第三、第五师团合军西指牛庄。
3月2日和4日，魏光焘、李光久先后率部回援牛庄。两部新老湘军共十一营，均困守市内。4日，日军三路围攻牛庄，李光久等弃军而逃。军士们深陷危地，在无人指挥的情况下，殊死搏斗，与敌相持竟日，最后伤亡近二千人，被俘六百余人。日军也死伤近四百人，其中有今田唯一等将佐军官十五人。这是中日甲午战争中唯一的一次大规模巷战。参战清军英勇拚杀，表现了中国人民敢于同侵略者血战到底的牺牲精神。牛庄失守后，吴大澂率部由田庄台退往双台子，宋庆则连夜率全军主力退扎田庄台，只留少数兵力守营口。3月7日，由牛庄出发的日军轻取营口，并与盖平北上的日军会师。田庄台四面平坦，加之当时辽河仍然封冻，更是无险可守。3月9日，日军第一、第三、第五师团分路来攻，宋庆军大败，伤亡枕藉。被围于田庄台内的清军则被日军纵火焚烧，死者二千余人。
田庄台陷落后，宋庆、吴大澂等率残部退往石山站（锦州东）。从此，自田庄台沿辽河而东，自鞍山站而西，皆为日军所占。清廷以淮军既溃于先，湘军复败于后，北洋海军亦已覆没，日军海陆交乘，畿疆危逼，于是束手无策，屈辱求和之心更为迫切。日本方面，则认为“作战的第一期已经结束，因此令‘征清大总督府’进驻战地，即将开始第二期作战”。