Не поставив никого в известность, генерал Орлов скомандовал своим войскам "В ружье!" и, бросив свою позицию, спешно выступил на соединение с дивизией Добржинского, которая вела жаркий бой. В зарослях гаоляна орловцы, в основном солдаты-запасники, не бывшие еще в боях, встретились с наступавшей правофланговой пехотной бригадой японцев. Несмотря на численное превосходство, из-за возникшего беспорядка и отсутствия элементарной организованности в начавшемся бою, отряд генерала Н.А. Орлова понес поражение и в беспорядке отступил с гаоляновых полей.
Дорога на город Мукден, которая шла на север мимо Яньтайских копей, после боя в гаоляне оказалась открытой для атакующего противника. Только благодаря подошедшим к месту боя полкам 1-го Сибирского корпуса дальнейшее продвижение 12-й японской пехотной бригады было остановлено.
Это был не единственный успех войск генерала Тамесада Куроки. Ему удалось овладеть деревней Сыквантунь и прилегавшей к ней с севера Нежинской сопкой, которая господствовала над окружающей местностью. Высоту против наступавших батальонов двух японских пехотных бригад оборонял 137-й пехотный Нежинский полк под командованием полковника Истомина. Вечером 20 августа русская пехота в штыковой атаке выбила японцев и из деревни, и с сопки. Однако по причине безволия командиров атаковавших японцы смогли закрепить свой успех.
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 был 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 А.А. 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.
Главная причина неудачи русских войск в бою за позицию деревня Сыквантунь - Нежинская сопка крылась прежде всего в отсутствии общего управления боем. Несмотря или, вернее, вследствие присутствия на поле сражения командующего армией, двух командиров корпусов, трех начальников дивизий, из которых многие распоряжались, но никто не являлся ответственным и полномочным начальником, войска не были осведомлены о реальной обстановке и действовали врозь. Генерал от инфантерии А.Н. Куропаткин в очередной раз оказался не на высоте своего положения.
Полки и батальоны вводились в бой не рядом, бок о бок, а друг за другом. Русские войска не прибегали к тактическим охватам или обходам вражеской позиции. В данном случае это могло иметь решающее значение. Все нацеливались на одну точку - открытую вершину ("сосок") Нежинской сопки. Однако гаоляновые поля "заставляли" терять ориентировку на поле боя, а наступающие пехотные батальоны при атаке перемешивались.
Командующий Маньчжурской армией не знал, что происходит в действительности, и утратил реальную способность оценивать обстановку под Ляояном, которая менялась с каждым часом. Армейский штаб, который Куропаткиным игнорировался, если и готовил ему кое-какие данные, то ни оценки обстановки, ни предложений не давал, да этого командующий и не потерпел бы. Самоуверенность генерала от инфантерии, который всеми своими волевыми решениями демонстрировал "полководческое искусство", не могла хоть как-то возместить действительное полководческое умение "видеть" ход сражения.
Куропаткин в ходе Ляоянской операции допускал одну тактическую ошибку за другой. Потеря Сыквантунской позиции подействавала на Куропаткина самым удручающим образом. Суть была в том, что в его плане контрудара она являлась осью наступательных действий. Командующий Маньчжурской армией впоследствии со спокойной совестью заявил, что этим самым был сорван весь план его контрудара по 1-й японской армии генерала Тамесади Куроки.
А между тем фактически ничего опасного не было: наступающие японцы выдохлись окончательно, их артиллерия, не имея больше запасов снарядов, стреляла уже редко, резервы у маршала Ивао Оямы, и особенно у генерала Куроки, отсутствовали, поскольку все были введены в сражение. Кроме того, в это утро сама природа пришла на помощь Куропаткину, как командующему сражавшейся Маньчжурской армии: после дождей сильно разлилась река Тайдзыхэ и почти исключала переход через нее японских войск без надлежащей и долгой инженерной подготовки. Оставив на берегу реки у Ляояна небольшой заслон, русской армии можно было остальными силами легко разгромить потрепанную группировку генерала Тамесады Куроки, которая оказалась в отрыве от других японских армий.
Но генерал от инфантерии А.Н. Куропаткин, как известно, еще до Ляоянского сражения решил отходить дальше на север и только ждал подходящего момента. Более того, пессимистические донесения корпусных командиров, просивших его оказать помощь резервами, повергли командующего в уныние. Так, генерал
Г.К. Штакельберг сообщал:
"Положение мое серьезное, и ввиду громадных потерь, понесенных полками в течение последних пяти дней, я без серьезной поддержки положительно не могу не только перейти в наступление, но и принять бой. Ввиду того я решил ночью же отступить на Лилиенгоу, где и буду ждать дальнейших распоряжений".
Однако самым решающим образом повлиял на генерала от инфантерии А.Н. Куропаткина в намерении продолжать сражение за обладание Ляояном барон генерал А.А. 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 Ивао 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 Тамесади Куроки за реку Тайцзыхэ. Более того, японский главнокомандующий Ояма 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.