這場伏擊戰當然是毫無懸念的，人民軍在人數、火力、情報等方面均遠遠優於日軍，何況還有海上的火力支援，日軍唯一的優勢就是素質較高，實戰經驗豐富，但也無法補足其他方面巨大的差距，因此可以說這一戰日軍幾乎連一點機會都沒有。
當日軍的當後兩防分別進入人民軍設下的伏擊陣地之後，首先是軍艦從海上發動打擊，炮彈落到日軍的隊列中，頓時將日軍的隊列打亂，而隨後人民軍的大小迫擊炮展開了炮擊，密集的炮彈落到日軍的隊伍中，也徹底讓日軍大亂起來，再加上人民軍的各種機槍、步槍、擲彈筒都展開了射擊，將日軍打得傷亡慘重。
其實日軍也想進行組織起有效的抵抗，但人民軍的炮擊十分精準，一但發現日軍組織起防禦陣地，就立刻組織起一波迫擊炮的精準打擊，頓時就將日軍的抵抗給打散了。
經過了大約30分鐘的火力打擊之後，日軍的隊列大亂，而且傷亡巨大，己經沒有成建制、有組織的抵抗，而這時人民軍才向日軍發動了進攻，雙方展開了激烈的白刃作戰。
儘管日軍表現得十分頑弦，即使是處於不利的局面也堅持戰鬥不止，不少日兵都不畏生死，但畢竟是大勢已去，只靠士兵的個人精神力量是無法挽回局的。
不過也正因爲是日軍的頑強抵抗，戰鬥從中午1點開始，一直打到下午5點多鐘才全部結束，日軍共被殲滅了8千餘人，另有3千餘人被人民軍俘虜，其中超過半數都是傷兵，只有1千多人成功的從戰場突圍逃走。而人民軍也陣亡1159人，1894人受傷，戰鬥減員達3000餘人，也可以戰鬥的激烈程度。但畢競是殲滅了日軍的援軍，因此從戰略上說，也是徹底孤立了旅順的守軍。
而就在取勝之後，第7師和後備2團沒有參加清理戰場的工作，而且將傷員留下，然後立刻出發，趕向金州。在晚上8點的時候，趕到金州。
這時金州只是一座空城，城中只有數千日軍的後勤人員，以及數百留守軍隊，而且誰都沒有想到人民軍會在這個時候殺到金州，因此也毫無防範，而且金州也沒有城牆防護，人民軍十分順利的突進金州城區內。
金州城的範圍並不大，而且又有情報人員的接應幫助，人民軍很快就控制了城裡的要點，到晚上11點時，就全面控制了金州城，其間只發生了幾場零星的小戰鬥，人民軍擊斃了200餘名抵抗的日兵，而共計俘虜了3000餘名日兵及後勤人員，並繳獲了大量的物資，而人民軍也付出了53人陣亡，87人受傷的代價。
天亮之後，7師派遣兩個團出擊，佔領金州北部的四臺山、廟山、大頂山等地區，也穩固了金州城的守衛。只等攻克了旅順城區以後，就可揮兵東進，攻入遼東半島地區。
而收到了伏擊日軍援軍勝利的消息之後，羅嶽也不再遲疑，決定就在次日，發動對旅順城區的戰鬥。
旅順城區是依旅順灣而建，分爲老城區和新城區兩個部份，老城區位於旅順灣的東岸，雞冠山以南，城區內南北長約2千米，東西寬約2.5千米，也是旅順的老城位置；而新城區位於旅順灣的北岸，南北長約1.5千米，東西寬約2千米，是北洋水師成軍以後，以旅順爲母港，因此擴建的新城區，新老城區以龍河、白玉山爲分界線。
俄國強租旅順之後，也以新城區爲發展區域，在新城區內修建了大量的新建築、街道，而日軍佔鄰旅順之後，大量徵用了這些建築，作爲日軍駐紮、辦公所用，主要有：日關東都督府陸軍部，爲原俄關東州陸軍炮兵司令部，日軍將校集會所，爲原俄創辦的旅順實業學校；日關東憲兵司令部，原爲俄關東州民政廳；還有俄將校俱樂部，兵營，海軍營房等等。而在老城區裡的主要建築有：俄國旅順監獄，旅順火車站，俄國旅順關東州總督府，原爲清北洋水師海軍公所，北洋醫院等等。
而在新老城區之間，白玉山成爲旅順城區內的至高點，海拔165米，而在老城區的南端，還有黃金山高地，海拔119米，與旅順灣口西側的老虎尾山遙相呼應，扼守着旅順灣的出海口。
另外在雞冠山以北還有一個水師營區，爲康熙初年旅順水師的駐地，發展到現在也成爲一個居民區，不邁水師營區己被人民軍佔領。
在人民軍發動進攻之前，又得到了一個好消息，經過了這幾天的加緊搶修之後，終於搭起了一座簡易的木質結構棧橋，可以將第1軍的155毫米*炮運送上岸來。雖然這一型火炮是用畜力牽引，機動性並不強，不過畢竟是陸軍用炮，佈置起來也比較靈活；儘管55亳米口徑的威力也比不上艦炮，只有25徑倍，射程爲12公里，但在陸戰中這樣的數據也夠了，而且畢竟在城市作戰中，用不着大口徑火炮。
而且第1軍並不只有這一個火炮團，還有一個125毫米*炮團，另外每個師還各有一個師屬105毫米*炮團。可以說這些火炮上岸，是非常極時的，大大的加強了人民軍的火力。
羅嶽和第1軍的指揮官們協商決定，採用雙管齊下的戰術，由海軍陸戰隊進攻旅順新城區，第1師進攻旅順老城區及白玉山，第6師爲總預備隊，由於海軍陸戰隊沒有75毫米以上的火炮，因此將第6師的師屬105毫米*炮團交給海軍陸戰隊指揮。而軍艦從海上進攻，打擊黃金山和老虎尾，牽制這兩個陣地的炮臺。
第1軍直屬的125毫米*炮團、155毫米*炮團則分別佈置在旅順周邊的各高地上，作爲兩個戰場的火力支援，因爲這兩型火炮的射程都超過了10公里，基本可以覆蓋整個旅順城區。
計劃確定之後，各火炮部隊也連夜佈置陣地。準備明天的戰鬥。
這幾天的時間，日軍當然也沒有閒着，乃木希典早已經下定了和旅順共存亡的決心，因此利用這幾天的時間，在旅順城區內依託建築、街道，修建了大量的防禦工事，總共佈置了66個防禦據點，以及百餘個射擊點，準備充份利用旅順的城區地形，和人民軍打一場城市戰，就算是最終失守，也要讓人民軍付出慘重的代價。
而乃木希典將自己的指揮部設在旅順火車站。當然，乃木希典這樣的安排也是精心考慮的，旅順火車站西有龍河爲塹，東有白玉山爲屏，南有旅順灣爲障，易守難攻，同時乃木希典還打算在必要的時刻破壞火車站，給人民軍留下一個千創百孔的旅順。
同時乃木希典也沒有忘了激勵日軍的士氣，因此招集旅順城內的全部日軍士兵進行訓話，他首先坦言，現在旅順就是一座孤城，周邊的戰術要點也都被人民軍佔領，因此肯定是守不住的，而城裡的日軍只有兩個選擇，要麼拼死一戰，最終光榮的戰死，但這是爲天皇盡忠，七身報國，將來在靖國神社內都會留下他們的名字，贏得永世的榮光，而他們的家人、孑5也都將引以爲傲，並且得到整個日本的敬重；要麼就是屈辱的投降，就算最終得以活命，也是忍辱偷生，不僅終生都會被人看不起，擡不起頭來，而且連家人也會被全日本恥笑。
果然，聽了乃木希典這一番話之後，日軍的士兵們頓時熱血沸騰，紛紛表示要和人民軍決一死戰，誓死守衛旅順，還有人喊出了“旅順玉碎”的口號。
乃木希典對自己鼓動的效果也十分滿意，於是也宣佈自己就留守在指揮部裡，決不後退一步，如果人民軍攻到了指揮部裡，自己便在指揮部裡剖腹自盡，並且和士兵們相約，在靖國神社內相會。將動員的氣氛推到了*。
進攻旅順的戰鬥是在5月19日開始，由於人民軍早己通過無人機，對日軍的防禦佈置瞭如指掌，因此首先使用佈置在外圍陣地上的火炮，對旅順陣地進行猛烈的炮擊。
雖然這一次使用的都是中型口徑火炮，但卻勝在數量衆多，總計超過了百門，單位時間內的火力投射是相當可觀的，而且日軍在倉促幾天的時間內，也不可能修建出多麼堅固的防禦工事，因此被炮擊炸得傷死無數，許多防禦陣地也都被猛烈的炮火夷爲平地。
日軍當然也有火炮，但數量不多，大大小小加起來也不過20餘門，其中有一半都設在白玉山上，雖然日軍的炮兵也奮力的開火還擊，但人民軍的火炮陣地分得很散，共計設了18個陣地，就算被日軍打掉1、2個，也無關大局。而且日軍的炮兵一但開炮還擊，就會立刻暴露自己的位置，並馬上遭到一連串猛烈的炮火覆蓋打擊，連跑都沒有機會。特別是白玉山陣地，更是受到了人民軍火力打擊的重點照顧。
人民軍的炮擊持續了約30分鐘，共計發射大約2000餘發炮彈，幾乎將整個旅順城區都清洗了一遍，由其是前沿的陣地，幾乎都被炸平了，因此人民軍這纔開始向旅順發動地面進攻。