Командующий 2-й японской армией генерал Оку решил атаковать русский фронт силами только одной пехотной дивизии, а сильный удар по правому флангу нанести другой дивизией. Третьей дивизии ставилась задача совершить глубокий, на 25 километров, обход правого фланга русских и отрезать им путь к отступлению.

Свое наступление генерал Оку начал с сильного артиллерийского огня по пехоте противника, которая на сопках не имела ни окопов, ни укрытий и сразу же стала нести большие потери. Значительные потери оказались и в батареях, стоявших открыто на вершинах сопок. После этого японская пехота начала наступление, а кавалерийская бригада генерала Окаямы устремилась в тылы русских. Атака японцев в первый день сражения при Вафангоу была отбита во многом благодаря контрудару 2-го Восточно-Сибирского стрелкового полка, который после 4-часового боя отбросил на исходные позиции противостоявший ему пехотный полк противника. С наступлением темноты перестрелка прекратилась.

На второй день сражения — 2 июня стороны имели наступательные планы. Командующий Маньчжурской армией Куропаткин одобрил такой план и прислал на помощь Штакельбергу 8-й Тобольский пехотный полк, но с условием, чтобы после атаки на следующий день тот был «возвращен в Ташицзяо».

Из-за плохой организации разведки командир 1-го Сибирского армейского корпуса не знал, что его позицию у Вафангоу обходит целая японская пехотная дивизия. Штакельберг считал, что против него действуют всего две дивизии противника, и это придавало ему уверенность в успехе наступательных действий. Однако в корпусном штабе возникли разногласия, и начальник штаба генерал Н.И. Иванов отказался подписать приказ о наступлении.

Долгожданный приказ о наступлении в полки так и не поступил. К утру 2 июня все в корпусе знали о предстоящем наступлении, но кто, где и когда будет атаковать, никто не знал. В результате командиры дивизий корпуса были вынуждены действовать по взаимной согласованности друг с другом, не имея на руках от старшего начальника плана единых действий.

Тем временем японцы провели разведку боем и выяснили обстановку. Их артиллерия утром начала обстрел позиций русской пехоты, которая вновь оказалась без полевых укрытий. После этого начались взаимные атаки сторон. Рано утром в корпусной штаб русских пришло донесение от казачьей заставы, что с юго-запада «японцы дебушируют из леса» в значительных силах.

Вскоре на фланге позиции корпуса показалась обходная японская 4-я дивизия, которая вынудила два полка стрелков отступить к станции Вафангоу. Только когда эта неприятельская дивизия начала наступление на огневые позиции русских батарей и месторасположение корпусного резерва, в штабе Штакельберга поняли, что в их тылу оказалась новая дивизия врага. Однако предпринять что-либо действенное против ее натиска было уже поздно.

Войска корпуса отступили под артиллерийским и ружейным огнем неприятеля и под прикрытием только что прибывшего железной дорогой 8-го пехотного Тобольского полка. Преследовать отступивших по бездорожью русских японцы не стали. Все удобные гужевые дороги на север находились у них в руках.

Полковник П.Д. Комаров, преподаватель Николаевской академии Генерального штаба, следующим образом оценил действия командира 1-го Сибирского армейского корпуса:

«Атаку генерал Штакельберг повел без всякой подготовки артиллерийским огнем, а, казалось бы, пора понять, что при современных условиях, когда противник вооружен отличным огнестрельным оружием, каждая атака нуждается в тщательной подготовке, что одними голыми штыками ничего не сделаешь и что подобные действия могут быть названы лишь неуместной бравадой».

В двухдневных боях под Вафангоу русский корпус потерял около 3,5 тысячи человек (не имевшая окопов и укрытий пехота сильно пострадала от артиллерийского огня японцев), 13 полевых и 4 горных орудия, стоявших на открытых позициях. Потери армии Оку составили 1163 человека, в том числе 47 офицеров.

Попытка командования русской Маньчжурской армии оказать с суши помощь блокированному Порт-Артуру сильно встревожила маршала Ояму. Предназначавшаяся первоначально для захвата Порт-Артурской крепости 2-я армия Оку, в силу своей полной укомплектованности и отмобилизованности, направляется на север. Для захвата крепости на Квантуне спешно усиливается 3-я армия генерал-полковника Ноги: к ее двум дивизиям — 9-й и 11-й добавляется 1-я пехотная дивизия, первой оказавшаяся на Ляодунском полуострове.

Русская Маньчжурская армия к началу Ляоянской операции, усилившись только что прибывшим 10-м армейским корпусом, располагала боевой силой в 155 пехотных батальонов с 483 орудиями против 106 неприятельских батальонов с 414 орудиями. Таким образом, русские войска в Южной Маньчжурии уже имели превосходство над противником в силах и средствах, а особенно в коннице.

Казалось бы, что для разгрома японских войск, которые находились в двух-трех переходах от укрепленных Ляоянских позиций, есть все основания. Но Куропаткин усомнился в возможности успеха и вновь заколебался. В силу недостатка достоверных сведений о войсках противника Куропаткин преувеличивал силы японцев в два раза и поэтому считал неизбежным дальнейший отход своей армии в северном направлении. По его распоряжению штабисты начали разрабатывать план отступления, а в Ляоян прекратили подвоз продовольствия и боеприпасов.

К началу боевых действий под Ляояном командующий Маньчжурской армией разделил ее на две группы: Южную и Восточную. Первая состояла из 1-го и 4-го Восточно-Сибирских корпусов общей численностью 42 тысячи человек (43 батальона) и 106 орудий. Во главе Южной группы стоял командир 4-го корпуса генерал Зарубаев. Его войска располагались на правом фланге Ляоянской позиции южнее Дашичао и стояли на пути наступления от Гайчжоу (там располагался штаб главнокомандующего маршала Ивао Оямы) 2-й японской армии генерала Оку (50 тысяч человек; 258 орудий). Левый фланг группы прикрывался конным отрядом генерала П.И. Мищенко, закрепившимся у Чинаплинского перевала. На правом фланге 2-й японской армии выдвигалась 4-я императорская армия генерала Нодзу.