В Порт-Артуре японцы обнаружили, что русский гарнизон гораздо сильнее, чем они ожидали. Русские защитники много сделали для укрепления своих позиций брустверами и колючей проволокой, и у них было несколько пулеметов. Предприняв несколько очень дорогостоящих попыток взять крепость, японцы отказались от общих штурмов и прибегли к тактике осады. Затягивание этих операций удручало японское командование, поскольку это не только сковывало их Третью армию, в которой они срочно нуждались на главном театре военных действий, но и снижало моральный дух их войск в Маньчжурии. Известие об отплытии русского Балтийского флота в Восточную Азию заставило японцев удвоить свои усилия по взятию Порт-Артура. Русские пулеметы нанесли значительный урон японским нападавшим, которые понесли очень тяжелые потери в результате тактики штурма, к которой они вновь прибегли. Наблюдатели из армий Западной Европы и Соединенных Штатов были внедрены как в японскую, так и в русскую армию, и эффект пулеметного огня при массированных атаках пехоты был ужасающе очевиден для всех. Однако уроки Порт-Артура остались в значительной степени без внимания европейских командиров, которые повторили бы ту же самую кровавую тактику на Западном фронте во время Первой мировой войны.
Среди русских командиров в Порт-Артуре возникли серьезные разногласия. Одни призывали сдаться, в то время как другие настаивали на том, что гарнизон должен сопротивляться до конца. 2 января 1905 года, Анатолий Стессель, комендант крепости, поднял белый флаг, не посоветовавшись со своими офицерами, и таким образом сдал Порт-Артур. Капитуляция была расценена как акт либо некомпетентности, либо предательства, поскольку в крепости имелось провианта более чем на три месяца и достаточный запас боеприпасов.
Портсмутский мирный договор фактически положил конец экспансионистской политике России в Восточной Азии, направленной на установление гегемонии над всей Азией. Более того, унизительное поражение от азиатской державы, которая до недавнего времени была доиндустриальной и изоляционистской, усилило национальный гнев и отвращение. В течение двух месяцев революция 1905 года вынудила Николая II издать Октябрьский манифест, который якобы превратил Россию из страны неограниченного самодержавия в конституционную монархию, но это совсем другая тема. Поражение России также имело глубокие последствия во всей Азии и Европе. Россия, тем не менее, оставалась масштабной державой, обладая железными дорогами через Сибирь и северную Маньчжурию до Владивостока и будучи тесно связанной с Китаем.