甲午战争后的十年，是日俄矛盾日益尖锐、发展为战争的十年。沙俄迫使日本退还辽东半岛，日本统治阶级认为是“千古未有之大辱”。在“卧薪尝胆”的口号下，日本统治者制定了十年扩军计划，这个计划到1903年就提前完成了。结果陆军拥有13个师团，另增加骑兵、炮兵各两个旅团，平时兵力达20万人。海军共拥有76艘军舰（总计258000吨）和76艘鱼雷艇。日本下决心对俄一战而称霸东洋。
沙俄方面也在不断增强它在远东的陆海军兵力。到1903年，远东部队增加到二三十万人。沙俄海军有太平洋舰队、波罗的海舰队等，军舰总计80余万吨。沙俄海军的远东舰队与日本海军相比，大体上为7：10.如果波罗的海舰队开到远东，则沙俄海军与日本海军的比例将为18：10.
日、俄为了争夺朝鲜和中国东北，矛盾日益尖锐，无法调和。1895年7月，朝鲜闵妃集团在俄国驻朝公使的支持下，把亲日派逐出政府。10月，日本驻朝公使指使日军冲入王宫，杀死闵妃，重建亲日政权。1896年2月，朝鲜国王再次组成亲俄内阁。1898年，俄国强租了中国的旅顺和大连。为了巩固这一既得权益，在朝鲜问题上暂时对日缓和。1898年4月，俄日两国在东京签定协定：俄国承认日本在朝鲜有优越的经济利益，但在政治、军事方面仍然坚持双方权益对等。
三国干涉还辽后，俄国势力在中国东北迅速扩张。1896年6月，俄国诱迫清政府签订《中俄密约》，规定俄国军舰可驶入中国港口，在中国境内筑路运兵等等。9月，中俄签订《东省铁路公司合同》，俄国可在黑龙江、吉林两省修筑铁路直达海参崴。随后又于1898年3月，强租旅顺和大连；1898年7月复迫使中国签订修筑自哈尔滨至大连的中东路支线的《东省铁路公司续订合同》。中国东北全境沦为俄国的势力范围。对于俄国的扩张，日本极为恼怒，只因战备尚未完成，暂时予以容忍，而把侵华重点放在中国南部，企图攫取福建等地。
1900年，八国联军出兵中国，俄国以“保护”侨民和中东铁路为借口一举占领东北三省。俄国占领东北时曾经宣布：“仅为保护铁路，事毕即撤”，但后来却拒不撤兵。这引起了日本和英国的强烈不满。1902年1月，日英两国缔结了针对俄国的《日英同盟条约》。有了英国的撑腰，日本便敢于发动对俄战争了。
1904年2月8日，日本海军对然袭击中国旅顺的俄国舰队，日俄战争爆发。
2月6日，俄国和日本为了争夺中国东北断绝了外交关系，这个信号并未引起在华俄军的警觉。两天后的2月8日正巧是俄国驻中国旅顺舰队司令斯塔理克中将夫人的“命名日”。年轻貌美的司令夫人玛丽亚·伊万诺夫为了展示自己卓绝的风姿和荣耀的地位，在“命名日”上主持了盛大的宴会。突然炮声轰鸣，寻欢作乐的俄国将军还以为是舰队在为司令夫人鸣放礼炮呢，斯塔鲁克司令夫妇认为“礼炮”放得正是时候，深表嘉许。殊不知，这是日本第一驱逐舰队司令浅井大估命令突袭俄军的铁甲舰队放的“礼炮”。
日军不宣而战，夜间偷袭闪电般的炮击，使俄舰值日官晕头转向，未及弄清战况报告司令，三艘战舰及几十门大炮顷刻之间被日军所击毁。日俄战争就在这个狂欢之夜拉开了序幕。2月10日，日俄正式宣战。
由于日军偷袭成功，把旅顺口的俄国太平洋舰队封锁在旅顺港内，日本陆军主力首先从朝鲜登陆，跨过鸭绿江，侵入中国东北，另一支日军从海路在辽东半岛登陆。
日军顺利登陆后，首先切断旅顺和辽沈之间俄军的陆上联系，形成对辽阳俄军的合围形势。辽阳是中国东南部的战略要地，辽阳的得失对日俄战争的全局影响重大。
6月20日，日军总司令部制定了周密的作战计划，由大山岩上将指挥各路集团军共10万余人，趁俄国援军尚未赶到之前立即投入战斗。防守辽阳的俄军约有15万人，由满洲陆军总司令库罗帕特金上将指挥。战斗进行得十分激烈，俄军连连失利，最后全线撤退，9月4日，日军终于占领了辽阳。
在辽阳会战期间，旅顺争夺战就已经打响了，这是日俄战争中最主要也是最激烈的战役。
从8月19日到12月6日，日本陆军大将乃木希典对旅顺口军事要塞里的俄军发动了四次大规模进攻。但是俄军构筑的堡垒有40余座，炮台70余座，而且把高压电通到阵地前沿铁丝网，开创了世界战争史上的先河。日军第一次冲锋投入兵力5万，大批日本兵就是因为触高压电致死攻不上去。乃木希典调来重炮密集轰炸，才摧毁了高压电网。但是俄军的坚固的堡垒、炮台居高临下，几乎弹无虚发。有一座炮台座落在一个孤立的拔地而起的悬崖上，它封锁海面的能力很强，从这里发射出的炮火命中率极高。乃木希典气急败坏，下令实行“肉弹攻击法”。就是前面的倒下了，后面再冲上去，靠人海战术去占领。但这完全无济于事。除了有利的地形，坚固的工事外，俄国还掌握着当时最著名的连发武器——马克沁机关枪。
马克沁原是美国的一位电学工程师，他去欧洲谋生到处碰壁。在一位朋友的开导下，从事了武器发明的工作。1887年，他带着新发明的机关枪，来到俄国首都彼得堡，找到一名将军说他发明这种枪，一分钟能发射600发子弹。这位将军认为是天方夜谭，扭头便走，马克沁拉他到靶场，当场试验，马克沁一扣扳机，333发子弹，仅用半分钟的时间便打光了。将军目瞪口呆，定了定神后，赶紧呈报沙皇，出了大价钱，买下了他的发明。
马克沁机关枪派上用场，正是对付金州湾登陆的日军。乃木希典的“肉弹”被马克沁机关枪一排又一排地射杀在俄军的阵地前，第一次进攻，日军被击毙1.5万余人，日军士兵的尸体在夏日的曝晒下发出的恶臭血腥，令俄军作呕，他们不得不用浸过樟脑汁的毛巾捂住口鼻。五天后，乃木希典又发动两次进攻，结果又葬送了1万“肉弹”，旅顺口还是攻不下。日本天皇对此十分不满，责令他只许成功，不许再败。乃木希典调集了一切能够征集到的炮兵，第四次进攻定于11月26日，集中炮火攻击俄军的203高地。他亲自指挥，向203号高地倾泻了上万发炮弹，俄军在高地上的堡垒和掩体几乎全被炸平。这时他才布署步兵冲锋，俄军经过多次的阻击，弹药全部用尽，只有搬起石头砸。崇尚杀身成仁的日本兵连高压电网都敢冲上去，何况是肉搏厮杀，在乃木希典的督战下，一举拿下203高地，俄军防线撕开了一个大缺口，开始节节败退。这次进攻俄军被毙击伤5000余人，日军以1.7万人的伤亡代价，夺取了胜利。
1905年1月1日，日军占领旅顺。旅顺之战，日军投入兵力13万，伤亡总数达6万余人，付出了重大的代价。
日军在1905年3月攻克沈阳后，俄国在中国东北大势已去。但他仍不甘心失败，把希望寄托在1904年10月出发的波罗的海舰队上。
俄国波罗的海太平洋分遣舰队由29艘作战舰和19艘补助舰组成。舰队横贯三大洋，行程1.8万海里，即将穿过对马海峡，驶向远东的目的地海参威。在对马海峡的3天3夜的航程中，为了不被日军发现，舰队司令下达了严格实行灯火管制的命令。可是有一艘海上卫生船，船上的人员全是贵族妇女自愿参战而组成的，她们摆起了阔太太、大小姐的架子，不甘夜生活的寂寞，非要“秉烛夜游”一番不可。日本辅助巡洋舰“信浓号”在漆黑的海面上发现了灯光，立即尾随前进，至拂晓发现这艘“奥勒尔号”船是俄国的，进一步侦察，完全看清了俄国舰队的阵容，立即密码上报日本海军总部，日本联合舰队倾巢出动，以逸待劳，对马海峡一战，沙俄舰队遭到毁灭性的打击。至此，俄国的败局已定，同时，国内又爆发了革命战争，不得不设法求和，其实日本也打得力尽财竭。
日俄两国在美国总统罗斯福的斡旋下，在美国的朴茨茅斯举行和谈。9月5日，日俄签订《朴茨茅斯和约》，沙俄在和约中承认朝鲜为日本的保护国，并把攫取的中国南海铁路、旅顺、大连的租借权转让给日本，将俄国库页岛南部割让给日本。
日俄战争是世界进入帝国主义时代标志性战争之一。这次战争破坏了中国的主权。战后，日本资本主义迅速发展，并进一步加强了对中国东北的侵略，给中国人民带来了深重的灾难。日本战胜了欧洲陆军强国俄国，从此跻身于世界列强，更加增强了称霸东洋的野心，俄国战败，加速了1905年革命的到来，而1905年革命又为具有世界影响的十月革命准备了条件。