就在王宾升任盛京将军之后，旅顺的局势也越来越危急。
在经过不断的战斗之后，日军终于发现了二零三高地的重要性，乃木希典在大本营的压力之下终于将全军推进对旅顺发起了全方位的总攻，尤其是二零三高地更是这次总攻的重中之重。
于是日军5万人对要塞发起第一次强攻，但是由于乃木希典对要塞的坚固程度估计不足，采取不惜代价的“肉、弹”战术轮番冲击，遭遇了来自俄军的顽强抵抗，历时五大血战，日军正面进攻被击退，伤亡1.6万人。
1月19日，日军发起第二次强攻，激战四天攻占二座堡垒，但未能攻占旅顺口西北制高点203高地。
1月23日，日军发起第三次强攻，目标仍是俄军正面堡垒，经四天反复猛攻，仅攻克一座堡垒。
日军大本营鉴于俄波罗的海舰队已启程驰援远东，严令第3集团军尽速攻占旅顺口，同时增拨280毫米口径榴弹炮，并增援1个师另3个工兵连，派“满洲军”总参谋长儿玉源太郎亲临指挥。
1月26日，日军投入6.4万人开始第四次总攻。俄军坚守203高地并多次发起反冲击，打退日军进攻，并给予了日军极大的杀伤。
纵观乃木希典虽然集中军力重点进攻203高地，但是俄军也抽调出了相当一部分的预备队集中军力重点反击和防御，结果两者又是处于胶着状态，而在儿玉源太郎介入指挥之后调整有二，都是在炮兵上。
一是把东正面的280mm重炮队一天之间集中到西正面，完成了炮兵火力的集中，并突然加大了对西正面203高地的炮击火力。
在调集重炮之后乃木希典还有些担心的说道：“把东面的炮队撤出，俄国人出来反击怎么办。”
儿玉源太郎大怒随机答道：“我正担心他不出来反击。”
二是改变了炮兵-步兵进攻模式，命令在步兵突击时候炮兵并不停止射击，如上两条，使得山头俄军失去了通常模式下炮击后占据阵地组织防御射击的时间，亦无法动用预备队支援受威胁的阵地。
此刻作为守卫的沙俄部队处境更是十分危急，203高地环形壕全部被毁，43个掩蔽部仅两个完整无损，守卫者实际上已经完全失去隐蔽，只能靠手榴弹，自刃格斗实施反击，伤亡惨重。到1905年1月31日傍晚，仅前往包扎所的伤员就有1600人。
而在争夺203高地的五天战斗中，俄军伤亡就已经达到了1500人，负责203防御的指挥官特列季亚诺夫上校也身负重伤。
于是沙俄陆防司令康特拉琴柯不得不断的向203高地派遣增援部队，旅顺要塞总预备队也很快耗尽，开始从陆上防线其它地段和分舰队抽调力量增援203高地。
到了1905年2月5日7时55分，日军再次向203高地倾泻大量280毫米榴弹炮、爆破弹与穿甲弹，对203高地进行孤注一掷的进攻。
炮击刚一开始，俄军陆防司令康特拉琴柯便亲临担任守卫203高地的俄军第五团司令部，直接指挥203高地防御战。
日军的进攻于8时15分开始，战斗很快就达到白热化。
日本人不惜一切代价，步步逼近。
在战场观战的英国“每日邮报”记者后来报道：“最大的障碍是铁丝网。日本人用刀剪，用手扯，用牙咬，拔出铁丝网上的木桩，或是系上粗绳，把它拖走。”
日俄双方士兵短兵相接，展开了激烈的白刃格斗，203高地顿时成为了血肉横飞的巨大坟场。
到1905年2月5日15时，俄军指挥官发现，继续向203高地派遣增援部队不但未能扭转战局，而且将会削弱其它地段的力量，有可能导致其它防御地段失陷。
同时，日军的夹击并没有减弱，自当天凌晨至下午，203高地已先后更换了四名指挥员，日军实际上已经占据了二O三高地的两座主峰。
经过连续9天的战斗、炮击、肉搏，使203高地沙俄守军的幸存者遍体鳞伤、精疲力竭、无力继续抗敌。到当日17时30分，俄军撤出203高地。当夜幕降临时，从203高地撤下的官兵在两个连后勤队的协助下，试图夺回阵地。但日军已在203高地架起了机枪，俄军实施反击的企图成为泡影。这样，203高地就被日军牢牢地占领了。
仅一周时间，日军将校战死97人，士兵战死八千余人人，将校伤163人，士兵伤一万余人人，死伤合计将近两万人人。
为了攻打203高地，日军使用大小火炮60余门，发射炮弹11000发，其中280毫米榴弹炮炮弹2254发，重达489.118吨。
在争夺203高地的厮杀中，日军总计伤亡三万余人，俄军总计伤亡九千余人，是日俄战争旅顺要塞争夺战双方伤亡人数最多的激烈战场。
在占领203高地后，日军掌握了旅顺战场上的主动权。从203高地上，日军以重炮轰击港口内的俄军舰船和市区的俄军设施，俄太平洋舰队因此而不复存在。
接着，日军步步为营，先是攻克了一系列俄军要塞，然后占领了越来越多的旅顺市区。
在这之后俄军便失去了胜利的希望，并在数日之后驻守旅顺口的俄军开械投降。
旅顺争夺战是日俄战争中具有重大意义的事件。只要旅顺牵制着大量日军，只要旅顺口的俄国舰队还存在，日军就无法决定战争的结局。如果俄国欧洲地区的舰队东调，还可能改变海上形势，并切断日军海上补给线。
因此日军必须不惜一切代价攻取旅顺，归根到底是解决日俄战争的根本问题——制海权。
而在旅顺陷落之后，日军的目的已然达到了一半。
整个旅顺战役过程中，俄军损失4．5万余人，日军损失约8万人，第三军被彻底打残，但是旅顺终究还是落到了日本人的手中。