大部主力戰艦都毀於日軍炮火。1905年1月1日，俄軍將領無心再戰，主動向日軍請降，旅順遂落入日軍之手。
旅順陷落和俄國太平洋分艦隊主力被殲，使日俄戰爭發生重大轉折。日軍竭盡全力去圍殲東北俄軍於奉天地區，勝利結束戰爭。奉天會戰是日俄戰爭最大的一次決戰。日軍投入兵力五個軍約27萬人，俄軍則集中了約30萬人。由於俄軍主帥庫羅帕特金胸無韜略，分散使用兵力，主要作戰方向判斷失誤，致使損兵折將，於3月9日棄城敗逃。此役，俄軍損失近12萬人，日軍傷亡約7萬人。
奉天會戰後，沙皇政府仍不甘心失敗，繼續向中國東北增兵，同時希望從歐洲東調的艦隊能有所作為，但當這支艦隊正經對馬海峽準備駛向海參崴基地時，遭到東鄉平八郎指揮的日本聯合艦隊的突然而猛烈的攻擊。於是，雙方在對馬海峽和日本海展開了一場大規模海戰。東鄉平八郎指揮有方，首先集中火力猛打俄國艦隊的旗艦，使俄艦各自為戰，陷入一片混亂。經過2天激戰，俄國艦隊除三艘艦隻逃往海參崴之外，其餘全部覆沒。對馬海戰的結束，宣告了俄國在歷時20個月的日俄戰爭中的徹底失敗。1905年9月5日，俄國被迫同日本在樸茨茅斯簽訂了《日本和俄國和平條約》，即《樸茨茅斯和約》。
日俄戰爭是帝國主義初期的一場大戰。彈丸島國日本最終能打敗陸上強國俄國，不禁令世人刮目相看。分析日本取勝的原因，大致可歸納為以下幾個方面：一是鑑於戰爭潛力明顯弱於俄國，從軍事、政治、外交等方面進行充分準備，並以速戰速決為戰爭指導思想；二是重視奪取和掌握制海權，先機制敵，突然襲擊，從海陸兩個戰場封鎖和殲滅俄國太平洋艦隊；三是正確選擇戰機、登陸地段和主攻方向，同時靈活機動作戰，陸海協同作戰；四是士氣高漲，作戰勇敢，指揮官訓練有素。如聯合艦隊司令東鄉平八郎曾在英國學習軍事，指揮作戰謹慎而詭詐；五是內部團結，指揮統一，後方近。
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