19-й армейский корпус сосредоточился в районе Нанчензо. Начал приготовлению к вступлению в бой 9-й армейский корпус.

5-я восточно-сибирская дивизия, пыталась прорвать стык между 13-м (6-я дивизия) и 10-м пехотным полком (10-я дивизия). Сопротивление японцев было упорным, русские части переходили в наступление несколько раз, но каждый раз откатывались обратно, наконец, в 16-00 17-му восточно-сибирскому полку удалось захватить оборону японцев. Успех был поддержан остальными частями 5-й восточно-сибирской дивизии, и после введения в бой Сретенского и Читинского полков русские начали оттеснять части 10-й дивизии к Мандаринской дороге. Нодзу вводит в бой пехотный полк из состава резервной бригады и ему удалось остановить наступление русских, в течении ночи японцы пытались организовать оборону на 3-й линии обороны, не отходя к телинским позициям. 6-я дивизия оказалась практически окружена под Кайюанем, стык между 6-й и 2-й дивизиями (1-я армия) обеспечивался всего лишь одним неполным 23-м пехотным полком. Части 2-го Сибирского корпуса, измотанные наступлением, поенсшие большие потери, занимают позиции, прикрывающие правый фланг наступающих войск.

К этому моменту практически вся полевая артиллерия начинает испытавать снарядный голод. Для мортир не хватает гранат. Однако русские практически захватили всю вторую линию обороны японцев, за исключением нескольких опорных пунктов. В русском штабе принимают решение вводить в прорыв 3-ю армию, чтобы не дать японцам закрепиться на следующих позициях, которые затормозят наступление, как это было в июне. Также принято провести отвекающее наступление на позиции 2-й армии, дабы не допустить фланговых ударов со стороны японцев по вклинившимся русским частям.

11-13 августа вступили в бой части 1-го армейского корпуса (86-й и 88-й полки) и начинают продвижение вдоль железной дороги, где встречают упорное сопротивление частей 2-й армии (из состава 8-й дивизии) и резервной бригады (4-я армия). Принимается решение вводить в бой 8-й армейский корпус, дабы помешать оттягиванию частей 2-й армии на помощь Нодзу. 14-я пехотная дивизия начинает наступление на Чантуфу. Эти дни были наиболее опасными для наступающей русской армии, скоординированный удар по флангам 1-й армии со стороны Куроки и Оку могли отрезать вошедшие в прорыв части и окружить их, но к счастью для русских этого не произошло. Для парирования возможного удара в резерве армии держится 22-я пехотная дивизия из состава 1-го армейского корпуса, несмотря на указание главкома ввести в бой все наличные силы.

14 августа Ояма начинает понимать, что положение в центре становится катастрофичным, настроение в его штабе становится нервозным и принимает решение перевести резервную бригаду к позициям Нодзу, а также с целью отрезать вклинившшиеся русские части отдает приказ 1-й и 2-й армиям организовать встречный удар по флангам русских частей. Однако приказ запоздал, “паровой каток” русских частей уже набрал скорость. Русские начали вводить резервы - 4-й корпус против 10-й дивизии и резервной бригады, а также 19-й армейский корпус. В течении дня Куроки пытался силами 2-й дивизии и 5 бригады нанести фланговый удар по 2-й армии, но все попытки были отбиты частями 4-го Сибирского корпуса, причем с большими потерями для японцев (например 4-й пехотный полк потерял более трети своего состава), причем русские неоднократно переходили в контратаки, так например Енисейскому полку в результате контратаки удалось “на плечах” отступавших японцев ворваться на линию японских укреплений, вовремя введя резерв Куроки, сумел выбить русских обратно. К вечеру 17-я пехотная дивизия была усилена 67-м Тарутинским полком. На правом фланге Реннекампф пытался безуспешно атаковать позиции 14-й дивизии, но с большими потерями вынужден был отступить. Особенно большие потери понесли части 71-й пехотной дивизии.

16 августа вдоль линии железной дороги начинается наступление русских войск - частей 9-го и 1-го армейских корпусов. Наступление поддерживается нововведением русской армии - импровизированным бронепоездом “Генерал Келлер” вооруженным 88 мм полевыми орудиями и пулеметами, поддержанным железнодорожной артиллерийской батареей “Русь” имевшей 6 6” гаубиц Канэ (В начале войны находилась в Либаве, затем к середине июля прибыла на Дальний восток). Бронепоезд активно использовался в течении 3-х суток, затем был сильно поврежден и отбуксирован с позиций, дальнейшее участие после ремонта он принял только в конце операции. Железнодорожная гаубичная батарея приняла участие в боях в течении всей операции. За время боев потеряно два гаубицы из шести. У гаубицы N4 произошел разрыв ствола, а гаубица N1 выведена из строя прямым попаданием снаряда японской полевой артиллерии.

Попытка нанесения флангового удара силами 2-х бригад, усиленных частями 8-й и 5-й дивизий из состава 2-й армии Оку к успеху не привела, чему способствовало вовремя начавшееся наступление 8-го и 10-го армейских корпусов, сковавшего части 5-й и 8-й дивизий и своевременно введенный резерв 1-й армии - 22-й дивизии. Атака 8-го и 10-го армейского корпусов на позиции японцев была отбита. Одновременно частями 19-го армейского корпуса был прорван фронт 23-го пехотного полка на стыке 1-й и 4-й армий, полностью отрезана и окружена 6-я дивизия. Большую роль в окружении 6-й дивизии сыграл кавалерийский отряд ген. Сидорина, замкнувшего кольцо. Вместе с дивизией в окружение попал и сам генерал Нодзу, находившийся в это время на командном посту Окубо Харуно. Русские начали вести бои за овладение третьей линией обороны, не давая времени японской армии перебросить резервы и закрепиться на ней. Попытка 12 и 2-й дивизий 1-й армии Куроки деблокировать окруженных была вновь пресечена частями 4-го Сибирского корпуса, не помогло введение в бой гвардейской бригады. К вечеру фронт 4-й армии рухнул полностью. Ночью генерал Тэйби, командующий 10-й дивизией, не получая распоряжений от Нодзу, взял на себя командование остатками армии и начал отступление в направлении на Телин, с целью занятия Телинской позиции. Части, участвовавшие в наступлении (2, 3-й Сибирские корпуса, 1-й армейский корпус) остаются на своих позициях. Преследование начинают 4-й, 9-й и 19-й армейские корпуса. Ночью началось выдвижение частей 5-го и 13-го армейских корпусов, подкрепленных 1-й гвардейской дивизией. Отрядам Баумгартена и Сидорина было приказано начать преследование и выйти к Телину, отрезать отступавшие части и не дать закрепиться на новом рубеже.

16 августа начали наступление части 1-го Сибирского корпуса, 8-го и 10-го армейских корпусов - по всему фронту 2-й и 3-й армий. Несмотря на это, Ояма одну из своих резервных бригад отправил прикрывать направление на Телин, совместно с остатками частей Нодзу. В его резерве оставалась только резервная дивизия. В течении дня русские не смогли добиться успеха, понеся большие потери. Однако уже к вечеру, из-за плеча 1-го Сибирского корпуса начал выдвижение 6-й Сибирский корпус, с целью нанесения охватывающего удара по левому флангу японцев. Вечером остатки 6-й дивизии попытались прорвать окружение, но безуспешно, большая часть японцев погибла или попала в плен, вырваться удалось немногим. В бою погибли командующий 4-й армией генерал Нодзу, и командир 6-й дивизией генерал Харуно.

В течении следующего дня части 1-го Сибирского и 10-го армейского корпусов предпринимают ряд попыток захвата японских позиций, однако все атаки русских были отбиты. В этот же день 6-й Сибирский корпус, совместно с отрядом генерала Мищенко начинают фланговый обход 3-й армии японцев. На следующий день отряд Сидорина, продвигаясь к мандаринской дороге, внезапно напоролся на крупный отряд японцев, оказавший сильное сопротивление. Бой длился около 5-ти часов, противником русских оказались 10-й саперный и обозный батальоны. Отряд Баумгартена вышел на мандаринскую дорогу, по которой отступали части 4-й армии. Как писал очевидец: ” выехав на дорогу, мы увидели толпу бредущих людей, кто-то был вооружен, кто-то нет, большая часть из них была в бинтах, некоторые валялись на обочине дороге…” . Выяснилось, что это отходит полевой госпиталь, задержавшийся с эвакуацией. Баумгартен, выслал в дальнейшее преследование 4 сотни, остальные начали оказывать помощь и организовывать эвакуацию раненых японцев. Уже после окончания войны японцы наградят Баумгартена орденом Восходящего солнца, за спасение раненых. Таким образом, из-за вынужденных задержек Баумгартен и Сидорин не смогли перехватить отступавшие части, Тэйби сумел вывести из под удара остатки своей армии. Продолжали движение вдоль мандаринской дороги на Телин 4-й и 9-й армейские корпуса. Части 2-го стрелкового и 4-го Сибирского корпусов попытались окружить 2-й и 12-й дивизии 1-й армии Куроки. Однако, несмотря на введение в бой 5-го Сибирского корпуса, попытка не удалась, вовремя введенная гвардейская бригада и пододшедшая резервная бригада из состава 5-й армии сумели восстановить положение. В этот момент можно сказать что общее управление сражением было утеряно. Штакельберг неоднократно просил главкома переподчинить ему 4-й и 9-й армейские корпуса, для схранения управления, однако тщетно. Оба корпуса действовали самостоятельно и довольно сильно стали отрываться от основной армии. 20 августа приказом главкома была создана “группа” под командованием генерала Зарубаева, состоящая из 4-го и 5-го Сибирских корпусов, 2-стрелкового и подошедшей 1-й гвардейской дивизии. Целью отряда был разгром 1-й и 5-й японских армий. Однако время, затраченной на формирование управления и подготовку наступления, с учетом подвоза припасов, позволили японским армиям отступить. Куроки, не имеющий представления о положении японских армий, учитывая растянувшийся фронт армии и получивший доклад разведки о усилении русских на участке его армии 22 августа отдал приказ об отступлении к Лидзянтуню, на соединение с армией Кавамуры. В течении 19-20 августа шли сильные бои на фронте 3-й и 2-й армий. Бои носили ожесточенный характер. 6-й Сибирский корпус сумел обойти фланг 3-й дивизии, и после тяжелого боя части 55-й сибирской пехотной дивизии заняли Чжанцзявопу, однако дальнейшее продвижение было остановлено вовремя введеным резервом. Ояма, считая, что положение японской армии на левом фланге и особенно в центре достаточно тяжелое, начал отвод тылов, пока не перекрыты пути отступления к Мандаринской и Синмитинской дорогам. Впоследствии многие будут ставить это решение ему в вину. Фактически русские не сумели достигнуть большого успеха, заняв линию обороны, наступающие выдохлись, и японцы вполне могли остановить наступление русских на запасных позициях. Положение в центре так же на этот период не было катастрофическим - заняв телинские позиции 4-я армия смогла остановить дальнейшее наступление русских. Однако Ояма решил что закрепление на запасных позициях опасно - не зная точно какими резервами располагают русскими и учитывая подавляющее превосходство русской кавалерии он опасался обходного маневра вдоль р. Ляохэ. При этом он был невысокого качества о запасных позициях, считая их недостаточно хорошо оборудованными.