Одновременно японцы начали минную войну против русских фортов и укреплений, стараясь сильными подземными взрывами разрушить их. Защитники крепости, в свою очередь, стали рыть контрминные галереи и с немалым успехом взрывать вражеские. Оборонявшие стали совершать частые вылазки с целью помешать вражеским саперам вести подземные работы. Под землей не раз вспыхивали рукопашные схватки с использованием ручных гранат и шанцевого инструмента саперов. Противник создал специальные команды солдат, обученных тушению фитилей русских ручных гранат. Русские, в свою очередь, стали защищаться от вражеских ручных бомбочек густыми сетями из проволоки.

В начале ноября в главную ставку японских войск в Маньчжурии поступило сообщение о том, что вышедшая из Балтики русская эскадра вошла в Индийский океан. Маршал Ояма отправляет в штаб осадной 3-й армии высокопоставленных генералов Фукушиму и Кодаму с поручением поторопить ее командующего Ноги с началом четвертого штурма Порт-Артура. Тот решился начать его, не дожидаясь окончания минных работ армейских саперов.

Главное и редкое по ожесточенности сражение в ходе четвертого штурма Порт-Артура развернулось за Высокую гору. Овладение ею японцами решало участь остатков Тихооканской эскадры: в таком случае из внутренней гавани русской морской крепости в Желтое море не вышел бы отряд броненосных кораблей, пусть и немногочисленный, на поддержку подходившей из Балтики 2-й Тихоокеанской эскадры.

Высоту обороняли пять рот из разных полков, все неполного состава. За два месяца, прошедших после сентябрьских боев, обороноспособность Высокой заметно выросла. На одной из ее вершин построили специальный редут, огражденный рвом глубиной свыше 2 метров, на другой вершине расположилась батарея 6-дюймовых морских орудий, окруженная рвами, на подступах установили проволочные заграждения. Инженерные работы велись под артиллерийским огнем неприятеля.

Большое значение для удержания горы Высокой имела оборона соседней с ней гор Плоской, Фальшивой (расположенные справа) и Дивизионной (расположенной слева). Гарнизон Плоской состоял из 8 рот, на горе имелись четыре укрепления, в том числе редут № 4, высеченный в скале и потому названный Каменоломенным. Другие две горы имели лишь полевые окопы. Серьезным недостатком в обороне этих трех высот было то, что их склоны имели много мертвых пространств, где штурмующие могли укрыться от огня русских и сосредоточиться для новой атаки.

К 14 ноября японцам удалось приблизить свои окопы к горе Высокой на расстояние в 150 – 200 шагов. В тот день с рассветом началась яростная бомбардировка горы и соседней Плоской. На Высокую упало около восьмисот 11-дюймовых снарядов, трехсот 6-дюймовых и свыше тысячи снарядов других калибров. Это был ураганный артиллерийский огонь. Было разбито 22 блиндажа, поврежден бруствер и засыпаны окопы. Затем против обеих гор последовал ряд атак, которые к 21.00 были успешно отбиты.

На следующий день, в 5 часов утра, бомбардировка Высокой и Плоской повторилась. Наблюдателям из Порт-Артура Высокая гора представлялась огнедышащим вулканом: на нее упало только одних 11-дюймовых снарядов больше тысячи. У же к 8 часам утра восстановленные за ночь укрепления вновь были разрушены и почти сравнены с землей. Число защитников высот резко уменьшилось.

Вслед за бомбардировкой в 8.15 начались сильные атаки, в которых приняли участие свежие войска 7-й кадровой дивизии, прибывшей недавно на Квантун. Японцы шаг за шагом продвигались к вершине горы Высокой. Присутствовавший при четвертом штурме Порт-Артура корреспондент английской газеты «Дейли мейл» писал:

«Самым серьезным препятствием были проволочные сети. Японцы перерезывали их ножницами, рвали руками и зубами, уничтожали колья, державшие проволоку, или, прикрепив канаты, стаскивали их с места».

Натиск штурмующих на русскую позицию на горе Высокой не ослабевал. За время боя на ней сменилось четыре коменданта. Японцы смогли подойти почти вплотную к линии окопов защитников высоты. 8 тысяч японской пехоты под командованием генерала Сайто появилось между Высокой и Плоской. Теперь штурмующие многократно превосходили защитников горы.

К 15 часам дня генерал-майору Р.И. Кондратенко, который руководил отражением здесь неприятельского штурма, стало ясно, что для подкрепления защитников Высокой уже нельзя больше снимать людей с других позиций без явного для них ущерба. К 4 часам дня на горе выбыли из строя почти все офицеры, погибла большая часть стрелков и стали кончаться патроны. Японцы, почувствовав, что огонь русских стал ослабевать, усилили натиск.

В 5 часов 30 минут вершина горы Высокой перешла в руки японцев. Но дальше продвинуться штурмующим не удалось – резервный отряд русских, впереди которых шли матросы-десантники с крейсера «Баян», остановил их. Генерал-майор Р.И. Кондратенко с наступлением темноты бросил в контратаку все, что мог собрать – две роты стрелков и две роты моряков, но было уже поздно. Японские пулеметчики заняли вершину Высокой, и они встретили контратакующих настоящим ливнем огня. Больше резервов Кондратенко не имел. К утру следующего дня защитники Порт-Артура оставили ближние подступы к горам Высокой и Плоской.

Кровопролитный бой за гору Высокую стал кульминацией четвертого штурма Порт-Артура. В бою за овладение Высокой и Плоской японская осадная армия потеряла до 12 тысяч солдат и офицеров.

Велики оказались и потери русских: из строя выбыло 4500 человек, в том числе 1404 моряка-десантника. Из-за боевых потерь многие роты, отряды и команды, отведенные в тыл, были расформированы. В одном только поистине геройском на той войне 5-м Восточно-Сибирском стрелковом полку из 23 офицеров выбыло в ходе отражения штурма 14, из 26 зауряд-прапорщиков – 17, из 1805 нижних чинов – 1251 человек. То есть численность полка стала меньше одного стрелкового батальона.