Куропаткин назначил на 25 февраля повое наступление. Но дней за пять до его начала японцы подбросили записку с предупреждением: «Нам будет плохо, по и вам нехорошо». Начальником рейдового отряда по тылам противника Главком срочно назначил Ренненкампфа, который пригласил к себе и Деникина в качестве начальника штаба Урало-Забайкальской казачьей дивизии. Однако японцы, упредив своего противника, первыми перешли к боевым действиям и на ряде направлений добились успеха. Куропаткин отменил срок наступления, хотя войска были готовы, и произвел очередную перетасовку генералов: Ренненкампфа возвратил в Восточный отряд, а на его место поставил Грекова, Урало-Забайкальскую дивизию поручил, вместо болевшего Мищенко, донскому казаку Павлову.
В сражении, известном как Мукденское (19 февраля — 10 марта 1905 года), на фронте в 150 км и глубиной 80 км, с обеих сторон сошлись свыше 560 тысяч штыков и сабель, 2 500 орудий и 256 пулеметов (соответственно с русской — 293 тысячи, 1 494, 56 и с японской — 270 тысяч, 1 062, 200). По замыслу, осуществлению, размаху и продолжительности (19 суток) оно носило черты фронтовой операции. Русские войска широко использовали полевые укрепления, что послужило новым толчком к развитию позиционных форм обороны, зародившихся во второй половине XIX века.
Смятение, охватившее верхи командования с самого начала сражения, по мере его развертывания и натиска противника все более возрастало и перекидывалось в нижестоящие командные инстанции, а от последних — в войска, нередко перерастая в панику. Урало-Забайкальская дивизия, сражавшаяся на правом фланге фронта, к концу боев оказалась раздерганной: ее полки воевали на девяти участках, далеко отстоящих друг от друга. Управление дивизией как единым целым, было утрачено. Генерал Павлов получил четыре приказа из разных инстанций, в том числе главкома и командующего армией, противоречивших друг другу. 3 марта дивизия вообще распалась. Но штаб продолжал получать приказы. Солдаты и офицеры, несмотря на усталость и охватившие их сомнения, не пали духом и продолжали ждать приказа к наступлению на слабеющего врага. Но Куропаткин 6 марта приказал 1-й и 3-й армиям начать отход к реке Хупье, а в ночь на 10 марта — остальным соединениям на высоту Хушития. В центре японцы прорвали фронт и устремились к Мукдену, загнав русские войска, словно в суживавшуюся бутылку. Находясь с конницей в том месте, Деникин впервые с горечью наблюдал картину паники войск.
О происходящем в действующей армии столица располагала исчерпывающей информацией. Но только 13 марта состоялось совещание под председательством царя Николая II, определившего на пост главнокомандующего генерала Линевича. 17 марта он вступил в должность, а Куропаткину было поручено командование 1-й армией. Перемены эти многими расценивались как проявление кризиса в верхах, ибо новый главком, будучи добрым человеком, не обладал, однако, необходимой стратегической подготовкой. И, действительно, в дальнейшем он не сумел обеспечить коренного перелома на фронте.
В Мукденском сражении русская армия потеряла 89 тысяч человек, а японская — 71 тысячу. Его итоги, в сущности, предрешили исход всей русско-японской войны. Последующие сражения не сумели изменить хода событий, хотя некоторые из них были достаточно крупномасштабными и свидетельствовали о том, что русские войска располагают значительным потенциалом. В частности, весьма результативно воевал Конный отряд 2-й армии, который возглавил по выздоровлении боевой генерал Мищенко. В него входили пополненная Урало-Забайкальская казачья дивизия, Кавказская туземная бригада и Кавказская дивизия в составе кубанских и терских казачьих полков.
17 мая конный отряд, имея 45 сотен и 6 орудий, выступил в рейд по тылам противника. За четыре дня он углубился в тыл японцев на 170 км. Деникин, находившийся в составе отряда, считал действия его командира весьма поучительными. Прежде всего, впечатляющей оказалась забота Мищенко о выносе с поля боя убитых и раненых. Генерал считал подобные действия нравственным долгом живых и здоровых, важным психологическим фактором. К тому же сами казаки ревниво следили за тем, как это исполняется. Сами они считали бесчестием попасть в японский плен. Примечательно, что казаки подбирали не только своих, но и японских раненых. В ряде случаев Мищенко, вопреки благоразумию, шел с ними в одной цепи, отвечая тем, кто пытался его остановить: «Я своих казаков знаю, им, знаете ли, легче, когда они видят, что и начальству плохо приходится».
В майском походе отряд Мищенко разгромил две дороги со складами, запасами, телеграфными линиями, увел 200 лошадей, свыше 800 повозок с ценным грузом, взял 234 человека в плен (5 офицеров), вывел из строя не менее 500 штыков и сабель. Сам же отряд потерял 187 бойцов убитыми и ранеными. Этот успех был важен и в психологическом отношении, ибо показывал не только отряду, но и всей армии, что она еще может не просто бороться, но и побеждать.
Но уже в начале лета появились грозные признаки поражения в войне. С середины июля по фронту поползли слухи, что американский президент Теодор Рузвельт предложил Петербургу свое посредничество в организации переговоров с Токио. Это омрачило настроение боевых офицеров. А в августе чувствовалось, что война уже заканчивается. 5 сентября в Портсмуте было заключено перемирие. 14 октября 1905 года последовала ратификация позорного для России договора.
Согласно советской историографии, поражение России явилось показателем обреченности строя, его неспособностью обеспечить для ведения армию войны армию всем необходимым, получавшую вагонами иконы вместо техники. Однако непосредственному участнику тех событий многое представлялось в ином свете, далеко не столь вульгарно и упрощенно. А. И. Деникин считал, что русская действующая армия, как никогда до этого, по боеспособности значительно превосходила японскую. Ее численность возросла до 446,5 тысяч бойцов, она была глубоко эшелонирована, свыше половины состава находилось в резерве, что исключало случайность и создавало возможность активных действий. Значительно возросла техническая оснащенность армии, причем в качественном отношении — за счет гаубичной артиллерии и особенно пулеметов (в 10 раз, с 36 до 374). Улучшилось снабжение. Теперь стали приходить не три, а двенадцать пар поездов. Заработала телеграфная связь. Омолодился состав армии. Пополнение поступало грамотное, боевое. Японская армия уступала русской по всем перечисленным параметрам. По численности — на треть. Среди пленных японцев встречались старики и дети. Пал боевой дух армии. В целом Япония исчерпала свои людские ресурсы. Несмотря на неурядицы в командовании русских войск, японцы, несомненно, осведомленные о них, после Мукденского сражения, однако, так и не решились на новое широкое наступление.
Антон Иванович был твердо убежден, что война проиграна главным образом по трем причинам. Первая заключалась в слабости верховного руководства русских войск на Дальнем Востоке. И Куропаткин, и сменивший его Линевич как полководцы оказались несостоятельными. Не обладая способностью стратегического мышления, они не сумели организовать, мобилизовать, вдохновить войска на победоносное наступление, обеспечить грамотное руководство ими. Вторая причина — дряблость высшего руководства страны. Царь и его окружение, или Петербург, как обтекаемо, заметил Деникин, «устали» от войны больше, чем действующая армия. Террористические акты, аграрные беспорядки, волнения и забастовки, развернувшиеся в стране с начала 1905 года, парализовали их волю, лишили решимости и дерзания. Третья причина — революция, вызвавшая в стране серьезную дезорганизацию и общее расстройство, что повергло элиту страны в состояние паники. Потерпели в войне поражение, убежден был Деникин, не Россия и не армия, ибо они еще обладали потенциалом для ее победоносного завершения, а все те, кто обязан был обеспечить твердость руководства ею.
Деникинские размышления носили здравый смысл, были свободны от озлобления. Да и обижаться ему было не на что, ибо в личном плане, по его собственному признанию, он от участия в войне получил полное моральное удовлетворение.