乃木希典对自己很有信心。读零零小说他的第3集团军已经突破旅顺要塞的外围防线，即将对要塞发起总攻。面对前来采访的西方记者，他再次夸下海口：你们来的正是时候，战役就要结束了。
俄军在旅顺要塞构筑了几十座坚固的堡垒，这些堡垒大都是多面堡，可以向四面八方射击，能够防止日军从侧后迂回进攻。堡垒内装备马克沁机关枪，射速可达每分钟600发，并且各堡垒可以相互进行火力支援。堡垒前挖有深达数米的堑壕，堑壕底部布满削尖的木桩。阵地前布设了层层叠叠的铁丝网，重要地段安装电网，铁丝网和电网前后还埋设了大量的地雷。
乃木希典没有把俄军放在眼里，他准备使用传统的“强袭法”攻克旅顺要塞。他认为像以往一样先炮火覆盖，然后步兵发动冲锋，再配合佯攻、迂回之类的战术就能迅速拿下这些堡垒。
8月19日4时30分，日军的几百门火炮对俄军阵地进行密集的轰击。俄军的炮火很快被压制住，无力进行反击，阵地上的表面工事几乎全部被日军炮火摧毁。
日军步兵随即发起冲击，其中第一师团的任务是进攻大顶子山、水师营、椅子山、案子山。大顶子山的防御主要由普通射击掩体组成，然而即便如此，第一师团也没有能够占领大顶子山，反倒付出了惨重的代价，其中一个中队“全滅”。水师营堡垒比大顶子山的掩体更难对付，进攻该堡垒的日军第一、第三大队“全滅”。
第九师团的任务是进攻龙眼北侧的堡垒、松树山堡垒、二龙山堡垒以及盘龙山之东西两侧的堡垒。日军在突击过程中遭到龙眼北侧的堡垒中俄军机关枪的疯狂扫射，日军士兵纷纷中弹倒地。日军直到次日凌晨也未能靠近堡垒，而突击队伤亡殆尽，只得停止进攻。
20日，日军第一师团三面包围大顶子山，用炮火摧毁了俄军的堑壕和掩体，俄军伤亡惨重，被迫退守203高地。日军随后进攻203高地，被俄军击退。
第九师团继续进攻龙眼北侧的堡垒，但是他们的进攻再次受阻，其中第七联队近乎“全滅”。
第十一师团的任务是协助第九师团进攻东鸡冠山，该师团一个大队在战斗中“全滅”，而其中的一个中队更是在十几秒的时间内“全滅”。俄军阵地前堆满了日军士兵的尸体，令人惨不忍睹。然而乃木希典认为只要再坚持一下就能成功，于是他命令第十一师团继续进攻！
21日凌晨5时，第十一师团之第十旅团终于冒着弹雨抵近东鸡冠山北侧堡垒，但是被堡垒前的堑壕拦住了去路。在军官的驱使下，日军士兵纷纷跳进堑壕。然而跳入堑壕的士兵立即被堑壕底部尖锐的木桩刺穿，侥幸落在空地上的则随即被堡垒内的俄军射杀，担任前锋的第二十二联队近乎“全滅”。
见白天的进攻难以奏效，日军便改在夜间进攻。然而俄军已经做好了应对日军夜袭的准备。当夜，第四十四联队一个大队利用夜幕的掩护抵近俄军阵地，与俄军展开白刃战，结果被俄军全歼。
22日，第九师团付出惨重的代价后终于攻破了盘龙山之东西两侧的堡垒。为巩固战果并加强这两个堡垒的防御，日军于24日凌晨1时集中4个旅团的兵力向望台炮台发动进攻。在炮火的掩护下，漫山遍野的日军士兵山上冲去。俄军打开探照灯，用机关枪猛烈扫射，日军士兵像疯狂的野兽一样前进、卧倒、跳起来继续冲锋，最后被子弹击中，痛苦地倒在地上。
日军曾一度冲上望台，但是最终被俄军击退。天亮以后，人们发现山坡上死伤枕籍，遍地都是日军士兵的尸体。
至此，日军5个联队近乎“全滅”，其余部队伤亡近半，总伤亡达15800人，接近参战人数的三分之一！而俄军的伤亡仅6000人。人员伤亡惨重，炮弹也即将用尽，乃木希典只得下令停止进攻。日军第一次总攻旅顺要塞宣告失败。
日军伤亡15800人只攻下了两个堡垒，平均每个堡垒给日军造成7900人的伤亡。旅顺要塞共有44个堡垒，如果继续使用“强袭法”，按照上面的伤亡数字计算，日军攻克旅顺要塞将要伤亡35万人，而日军的全国的总兵力加在一起也不到20万！
面对这样残酷的结果，乃木希典非常痛苦：为什么十年前号称“东洋第一坚垒”的旅顺被我轻易就拿下，而如今的旅顺却坚不可摧？我错在哪里了？
乃木希典错在思维僵化，没有跟上世界的变化！
从1894年到1904年只过了十年时间，然而对于战争而言却进入了另一个时代。海战进入了战列舰的时代，而陆战则进入了机枪的时代。1894年，清军装备的加特林机关枪需要4个人操作，每分钟只能发射300发子弹；而如今俄军装备的马克沁机关枪只需要两个人操作，每分钟能发射600发子弹，而且其射击精度远超过加特林机关枪。如果布置得当的话，几挺马克沁机关枪就足以抵挡数千人的进攻！
在十年后的第一次世界大战中，德军的马克沁