旅顺，东濒黄海，西临渤海，南隔渤海海峡与山东威海卫遥相呼应，共扼渤海咽喉，为京津海上门户。1880年被李鸿章选为北洋军港，在李鸿章开发旅顺前，旅顺只是个小渔村，然而自从李鸿章开发旅顺后，旅顺逐渐出现了今日之规模，可以说李鸿章是旅顺城市之父。
驻守旅顺的有黄仕林、卫汝成、姜桂题、程允和、张光前、徐邦道六军，共两万多人，由北洋前敌营务处龚照与统率。11月18日，陆军大将大山岩指挥日军第一师团和混成第二旅团从后路进犯旅顺，日舰与陆路配合，列阵于旅顺海面，佯攻正面。大山岩是个不好对付的家伙，他在1863年参加抗英战争，当时在炮台开炮的就是他。1870至1874年，他去欧洲学习过军事。大山岩长得有点迟钝，毫无军人威风，若没有一身戎装和那把武士刀，怎么也看不出他是个帝国军人。不过人不可貌相，他可谓大智若愚。他虽为武士，但没有二杆子精神，比疯子般的乃木希典强多了；性格也不狂，比那个喜欢对政治指手画脚的山县有朋强多了；他是个理智的人，是德国普法战争功臣毛奇的铁杆粉丝。他的老婆您肯定不认识，但他老婆的同学您肯定熟，那就是詹天佑，她和詹天佑包揽了班里的前两名。够邪乎吧，她能看上大山岩，你说大山岩能次得了吗？
11月18日旅顺战役开打，当天徐邦道率军在旅顺北面的土城子围困日军两个中队，与日军大战，日本人写的《日清战争实记》记载：清军与日军激战数小时，炮声如雷，弹雨如注，硝烟弥漫，笼罩原野，“其势难敌，我军苦战之状实非笔墨所能尽述”。
战后，土城子一带一片狼藉，有几股烟雾从被炸毁的地方升腾起来，向空中飘去，日军的军旗被子弹打得千疮百孔，在寒风中簌簌抖动，如同招魂的经幡。日本人的战壕就像被切断的蚯蚓一样，一段一段的，因为本来连成一体的战壕许多地方都被清军炸坏了，炸起来的土埋没了战壕。日军的尸体横七竖八地躺在那里，有些尸体被手里的武器支撑，始终未倒下，张开的嘴巴依旧保持着呐喊冲锋的气势（日本人冲锋不喊“杀啊”，而是喊“天皇陛下万岁”）。尸体堆里除了有日军官兵，也有清军官兵，这些生前你死我活厮杀的军人，现在长眠在一处，不知他们九泉有知，会作何感想。虽然此时已是11月初，但由于死人太多，空气中已经飘着一股腐烂人体的恶臭。
然而抗敌的只有徐邦道一军，其余守将却掳掠财物，争夺船只，不事战备。徐邦道虽占上风却因为没有援军，只得撤回旅顺。在旅顺的8艘鱼雷艇也都逃到威海，龚照玙和其他四军的将领也都溜了。21日，日军发动总攻，徐邦道和姜桂题率残部再次英勇奋战，与日军反复争夺山头要地。《日清战争实记》记载：“斯时战斗最为激烈，两军炮声隆隆，似有天柱为之坍塌，地维为之碎裂之势。”
日军利用炮火掩护，迫近炮台，清军与日军展开白刃战。只见“剑影相闪及兵刃相接”，“炮火如万雷齐鸣，硝烟弥漫天地，咫尺不辨，机关枪炮弹落在我军部队之前后左右，战斗极为激烈，又特别雄壮”。姜桂题用克虏伯炮、格林炮猛轰，并以步枪射击，两次打退敌人冲锋。日军依仗人多，继续向炮台攀登，当日军登上三分之二的距离时，清军引爆了地雷，日军“足踏鲜血，跨过尸体，终于逼近了炮台”。姜桂题下令撤退，撤离前在弹药库点燃了地雷，当日军“攀上壁垒的刹那间，天崩地裂一声巨响，蒙蒙浊云弥漫于六合”。在场目击此战的西方武官无不视为壮举。
随着姜桂题和徐邦道的撤退，次日日军占领旅顺，接管了北洋水师在旅顺的全部家当。如此易守难攻的旅顺就这样被日军以损失280人的轻微代价攻占了。美国记者说：“旅顺若由美军坚守，日军如不死伤万人，攻击数月，休想进旅顺半步！”日本重野安铎《日本维新史》载：“孤拔说：‘不率领一万吨以上铁甲舰20艘、鱼雷艇30艘进攻半年以上就不能攻克旅顺。’”李锡亭《清末海军见闻录》说：“旅顺的防御经营了十六年，花费几十万金，船坞和炮台都是北洋各军港最先进的，结果一天都没守住，这些军事物资就资敌了。”
然而日军并没因白得了大量军火而感激中国人，反而在旅顺进行了大屠杀。英国胡兰德《中日战争之国际公法》记载：“四日间残杀妇女儿童，从军之欧洲军人及记者目击此惨状，然无法制止，唯有旁观，不胜叹息。旅顺百姓2万人被日军杀得仅剩36人，这36人都是日军用来留下埋尸体的。”日军给这36人每人戴一顶白帽子，上书“此人不可杀戮”。《泰晤士报》记载：“日本攻取旅顺时，屠杀百姓四日，非理杀伐，甚为惨伤，清兵数群，被其捆绑，先用枪刺死，然后用刀肢解。”美国报纸说日本是披着文明的外衣，但具有野蛮筋骨的怪兽。
当然我国人民也不会任由日军残杀。沈六用扁担抵抗日军，被捕后逃脱，再组织群众，夜袭日军，取胜。日军进入旅顺和顺大戏院，演武松的张铁腿在演戏时突然关灯，砍死一日军。陈金发手持斧头藏在暗处，日军一进门就被砍死。谢沛桐夺了一把日本军刀，连杀十几个日军。一儿童扮作乞丐进入日本军营，将毒药洒进日军水缸，毒死不少日军，他被捕后就义。
日军为掩盖其屠杀平民的真相，在掩埋尸体处立了块牌子，写着“大清将士阵亡墓”。然而他们的罪行被外国友人捅了出去，国际舆论大哗。日本内阁为了平息舆论，将屠杀的策划者大山岩和乃木希典解职，除此外，他们没受任何处罚，中国人民的反日情绪从此高涨，直至今天。旅顺屠杀充分暴露了日军本性，可以说这次屠杀就是43年后南京大屠杀的预演。旅顺失陷后，日本德富苏峰说：“旅顺之于清国，如同君士坦丁堡之于拜占庭，我军拿下旅顺就好比把一具绳索套在中国人的头上，我们离胜利不远了。”
