Боем за возврат Сыквантунской позиции лично руководил командир дивизии генерал Добржинский. Начало атаки по его вине запоздало на два часа. Взаимодействия пехоты и артиллерии не получилось, и батареи отстрелялись задолго до начала атаки. Бой предполагалось провести под вечер, но в светлое время, однако произошел он ночью. На сопку с разных сторон в зарослях гаоляна наступало свыше двадцати пехотных батальонов.

Вся местность вокруг Нежинской сопки была покрыта зарослями гаоляна, высотой более 2 метров (выше всадника на лошади). Пехотные батальоны, отряженные на штурм высоты от разных полков, не видели в гаоляне друг друга и не могли установить между собой устойчивую связь. Были случаи в ночи, когда атакующие, перемешавшись в зарослях гаоляна, обстреливали друг друга. Для того чтобы отличить своих от японцев, в одном полку оркестр заиграл марш, в другом запели народный гимн.

В темноте царила полная неразбериха, и все же неприятельская позиция на Нежинской сопке была захвачена. Среди отличившихся были полки — пехотные 140-й Зарайский, 85-й Елецкий, 121-й Пензенский, 139-й Моршанский… Остатки японской пехоты бежали, но вскоре пополнились резервами и контратаковали, поддержанные артиллерийским огнем. Русские батальоны одновременно и окапывались, и бились насмерть. Пологие склоны одинокой вершины среди полей были устланы сотнями убитых и тяжело раненных русских и японцев.

Начавшаяся еще во время атаки неразбериха в управлении боем в конце концов дошла до тылов, и в 2 часа ночи из штаба генерала Бильдерлинга последовал неожиданный приказ отступить от деревни Сыквантунь и с Нежинской сопки. Там в это время шел бой, и окопавшиеся батальоны Нежинского пехотного полка находились под огнем японских полевых батарей. Солдаты различных батальонов и полков отступали в полном порядке, старшие начальники утратили власть над подчиненными, войска перемешались, и отступление продолжалось до рассвета.

Бой за деревню Сыквантунь и Нежинскую сопку отличался большим кровопролитием: за один день русские потеряли 3280 человек, в том числе 112 офицеров (особенно велики оказались потери во время атаки на утраченные позиции), японцы — 1291 человека.

Самым решающим образом повлиял на Куропаткина в намерении продолжать сражение за обладание Ляояном генерал Бильдерлинг. В 6 часов 21 августа он доносил командующему Маньчжурской армией: «Поздно вечером и ночью войска наши были сбиты из Сыквантуня и очистили даже позади лежащие сопки».

Не задумываясь, командующий армией на клочке бумаги, подписанном командиром 17-го корпуса, наложил резолюцию, которая гласила: «Очень печально. Ввиду отступления Штакельберга приходится принять решение отступать к Мукдену и далее. Там собраться, укомплектоваться и идти вперед». Сразу же всем командирам корпусов были немедленно отданы соответствующие указания.

Маршал Ояма в это время, испытывая большие трудности в согласовании наступательных действий своих армий и чувствуя, что они выдохлись в атаках на Ляоянские позиции русских, решил с утра отвести 1-ю армию генерала Куроки за реку Тайцзыхэ. Более того, японский главнокомандующий считал, что Ляоянская операция не удалась. То есть в сражении за Ляоян намечалась длительная передышка. Однако приказ Куропаткина о дальнейшем отходе русских войск на два часа опередил уже намеченное отступление японских войск.

Британский генерал Гамильтон, находившийся в тот день при штабе Куроки и наблюдавший за ходом Ляоянского сражения из штаба 1-й императорской армии, записал в своем дневнике, что, «в то время как судьбы Японии лежали на весах, начинается отступление к Мукдену».

Участник ляоянских событий А. Любицкий, который, помимо своих служебных офицерских обязанностей, заведовал еще полевой фотографией (службой) штаба командующего Маньчжурской армией, оставил интересные мемуары. В них он пишет о своем пребывании в городе Ляояне и сражении под его стенами следующее:

«Бой между тем шел по-прежнему с переменным счастьем для нас и японцев…

На самом левом фланге действовал генерал Орлов, имевший в своем распоряжении 16 батальонов пехоты.

К вечеру сбитые с горки войска наши вторично ее заняли, и можно было думать, что еще немного, и Куроки будет разбит…

Ночью было получено поразившее всех известие: генерал Орлов ранен и оставил свой отряд, а начальника его штаба якобы унесла лошадь, испугавшись взрыва снаряда, от 16 батальонов не осталось почти ничего.

Командующий армией тут же отдал приказание об общем отступлении и с востока, и от Ляояна к Мукдену.

Весь следующий день мы (Куропаткин и его штабные офицеры. — А..Ш.) объезжали под ружейный рокот и грохот орудий передовые части корпусов, прикрывающие отступление от Янтая на север; раненых везли в убийственно тряских линейках, двуколках и несли на окровавленных носилках навстречу нам. Легко раненные кое-как плелись сами, хотя и тяжело раненные, пока имели силы, предпочитали ползти ползком, чем ехать на невозможно тряской двуколке…