С 29 сентября фронтовики стали получать по 1/3 фунта конины на человека два раза в неделю; с хлебом дела обстояли хуже — его выдавали по 3 фунта в день. Появилась цинга, уносившая больше жизни, чем снаряды и пули. В начале ноября в госпиталях города находилось свыше 7 тысяч раненых и больных цингой, дизентерией и тифом. В более тяжелом положении находилось гражданское население. В конце ноября на базаре продавалась собачина, а конина стала роскошью.

Большую помощь сухопутным войскам в обороне крепости оказались стоящие на внутреннем рейде корабли. Так, флот выделил для него 284 орудия и большое количество боеприпасов. Усилиями моряков на берегу было построено и вооружено 15 различных крепостных сооружений. Большое количество матросов и офицеров флота было переведено на сушу для пополнения сил защитников крепости. Одна основной формой содействия флота войскам являлась артиллерийская поддержка, носившая систематический характер и продолжавшаяся, вплоть до падения Порт-Артура.

17 октября после 3-дневной артиллерийской подготовки японцы провели третий штурм крепости, длившийся 3 дня. Все атаки врага были отбиты русскими войсками с огромными для него потерями. 13 ноября японские войска (свыше 50 тысяч человек) предприняли четвертый штурм. Им мужественно противостоял русский гарнизон, насчитывавший к этому времени 18 тысяч человек. Особенно тяжелые бои исходили за гору Высокую, которая пала 22 ноября. Заняв гору Высокую, неприятель приступил к обстрелу города и гавани из 11-дюймовых гаубиц. Получив многочисленные повреждения, 22 ноября затонул броненосец «Полтава», 23 ноября — броненосец «Ретвизан», 24 ноября — броненосцы «Пересвет» и «Победа», крейсер «Паллада» и сильно поврежден крейсер «Баян». 2 декабря с группой офицеров погиб герой обороны генерал Кондратенко. Это явилось большой потерей для защитников крепости. Хотя после гибели эскадры положение осажденных сильно ухудшилось, гарнизон был готов продолжать борьбу, держали оборону боеспособные части, могли стрелять 610 орудий 1 них 284 морских, имелось 207 855 снарядов (не хватало крупного калибра), не ощущалось острой нужды в хлебе и сухарях, из 59 узлов крепости было потеряно не более 20. (Сорокин А. Й. УЦ соч., с. 103.) Однако вследствие малодушия генерала Стесселя и нового начальника сухопутной обороны генерала А. В. Фока 20 декабря 1904 года (2 января 1905 года по новому стилю) Порт-Артур был сдан японцам.

Борьба за Порт-Артур, продолжавшаяся около 8 месяцев, стоила японской армии и флоту огромных потерь, которые составили около 112 тысяч человек и 15 кораблей различных классов; 16 кораблей получили серьезные повреждения. Потери русских составили около 28 тысяч человек. (Золотарев В. А., Козлов И. А. Русско-японская война 1904–1905 гг. Борьба на море. М., 1990. С. 116.)

Падение Порт-Артура предопределило дальнейший ход военных поражение в ней царской России, потерявшей флот и военно-морскую базу на Тихом океане. Японские войска, освободившиеся после захвата Порт-Артура, были использованы против русской армии в Маньчжурии. По Портсмутскому мирному договору 1905 года права на Порт-Артур перешли к Японии.

Завершающим этапом похода 2-й Тихоокеанской эскадры на Дальний Восток явилось Цусимское сражение 14 мая 1905 года в Корейском проливе. К этому времени в состав русской эскадры входило восемь эскадренных броненосцев (из них три старых), три броненосца береговой обороны, броненосный крейсер, восемь крейсеров, пять вспомогательных крейсеров и девять эскадренных миноносцев. Главные силы эскадры, состоявшие из 12 броненосных кораблей, были разделены на три отряда по четыре корабля в каждом. Крейсера были сведены в два отряда — крейсерский и разведывательный. Командующий эскадрой адмирал Рожественский держал свой флаг на броненосце «Суворов». Японский флот, которым командовал адмирал Того, насчитывал четыре эскадренных броненосца, шесть броненосцев береговой обороны, восемь броненосных крейсеров, 16 крейсеров, 24 вспомогательных крейсера и 63 эскадренных миноносца. Он был разделен на восемь боевых отрядов, из них первый и второй, состоявшие из эскадренных броненосцев и броненосных крейсеров, представляли главные силы. Первым отрядом командовал адмирал Того, вторым — адмирал Камимура.

Русская эскадра по количеству броненосных кораблей (эскадренных броненосцев и броненосных крейсеров) не уступала японской, однако в качественном отношении превосходство было на стороне неприятеля. Главные силы японского флота имели значительно больше орудий крупного и среднего калибра; японская артиллерия почти в три раза превосходила русскую в скорострельности, а японские снаряды имели в пять раз больше взрывчатого вещества, чем русские фугасные снаряды. Таким образом, броненосные корабли японского флота обладали более высокими тактико-техническими данными, чем русские эскадренные броненосцы и броненосные крейсера. К этому надо добавить, что японцы имели многократное превосходство в крейсерах, особенно в миноносцах.

Большим преимуществом японского флота было и то, что он имел боевой опыт, русская же эскадра, не имея такового, после длительного и тяжелого перехода должна была сразу вступить в бой с противником. Японцы имели большой опыт в проведении боевых стрельб на дальних дистанциях, полученный в первый период войны. Они были хорошо натренированы в ведении сосредоточенного огня несколькими кораблями по одной цели на больших дистанциях. Русские же артиллеристы не имели проверенных опытом правил стрельбы на больших дистанциях и не обладали практикой проведения подобных стрельб. Опыт русской Порт-Артурской эскадры в этом отношении не изучался и даже игнорировался как руководителями главного морской штаба, так и командующим 2-й Тихоокеанской эскадрой.

К моменту прибытия русской эскадры на Дальний Восток главные силы японского флота в составе 1-го и 2-го боевых отрядов сосредоточились в Корейском порту Мозампо, а крейсера и миноносцы — о. Цусима. В 20 милях к югу от Мозампо, между островами Гото Квельпарт, японцы развернули дозор из крейсеров, который должен был своевременно обнаружить русскую эскадру при подходе к Корейскому проливу и обеспечить развертывание своих главных сил на ее движения. Таким образом, исходная позиция японского флота перед сражением была настолько благоприятной, что исключалась всякая возможность прохода русской эскадры через Корейский пролив без боя. Рожественский решил прорываться во Владивосток кратчайшим путем через Корейский пролив. Считая, что японский флот намного сильнее русской эскадры, он не стал составлять плана боя, а решил в его в зависимости от действий неприятельского флота. Таким образом, командующий русской эскадрой отказался от активных действий, доставив инициативу противнику. Повторилось буквально то же самое, что и в бою в Желтом море.