就在當天晚上，日軍連夜全部撤出了遼陽城，而人民軍雖然沒有進攻遼陽城，但一直都在嚴密監視遼陽城的動向，因此日軍從遼陽城裡撤退，人民軍就己經得知。不過爲了避免節外生枝，人民軍並沒有趁勢發動進攻，而是等日軍退出遼陽城之後，立刻就進駐遼陽城，接手日軍留下的一切，兩支軍隊一來一後，一出一進，相差的時間還不到半個小時，完成了遼陽城的易手。
在凌晨1點鐘的時候，人民軍己完全控制了遼陽城。好在是日軍從遼陽撤離時，將抓捕的居民全都釋放，另外日軍撤離時，還在遼陽留下了大量的彈藥物資，都成爲人民軍的戰利品。
而第4軍攻點了張臺子之後，立刻派兩個師北上，在凌晨3點左右，佔領了十里河，並且馬上展開了佈防。第3軍這時也順利佔領了鞍山，並且接到了指揮部的新命令，沿安大線南下，打通遼陽和旅順的聯繫，並且讓安大線的遼陽至旅順段可以全線通車。
打通鐵路線，在現代戰爭中的意義十分重大，可以確保物資供應，雖然從地理上看，遼西距離遼陽更近，但因內受阻於遼河，鐵路線無法延伸到遼陽，因此打通安大線，也就更爲重要了。另外，人民軍的另一輛裝甲列車己在旅順上岸，一但打通了安大線，裝甲列車將可以在兩天內趕到遼陽，對遼陽自然是一個強大的火力支援，雖然人民軍己經迫使日軍撤離了遼陽，但卻又己和另一個敵人——俄軍直接面對，失去了日軍這個雙方的共同大敵之後，人民軍和俄軍隨時都有可能翻臉。一輛裝甲列車可不僅僅只是兩門大口徑重炮，還有其他155毫米、125毫米、105毫米、75毫米等各種口徑火炮數十門，其戰鬥至少相當於兩個炮兵團。
就在第二天上午10點多鐘的時候，俄軍出現在十里河的郊外，終於和人民軍正式接觸。
雖然俄軍不敢過於靠近瀋陽，但卻一直都在關注着瀋陽日軍的動向，由其是在和華東政府達成了以十里河爲界的協議後，俄軍也在逐步向瀋陽大量增兵，就在人民軍進攻遼陽的時候，俄軍己在瀋陽北部集結了近20萬軍隊，而這時日軍己從瀋陽撤走了大半軍隊，因此俄軍終於鼓起了勇氣，向瀋陽發動進攻。
由於這也是接替庫爾特金的俄軍新任遠東軍司令官兼遠東總督林涅維奇上任之後的第一戰，而且這時瀋陽城裡的駐守日軍己不足8萬人，而且在遼陽方向還在遭受人民軍的進攻，因此林涅維奇也頗有些躊躇滿志，希望以一場勝利來給自己的遠東戰事開一個好頭。
那知儘管日軍己撤走了大半，但經過數月時間構築的防禦工事卻發揮了大作用，而且日軍的作戰意志也遠強於俄軍。儘管現在俄軍已在遠東地區集結了近60萬的兵力，但這僅僅只是數字上的優勢，俄軍的士氣素質、組織指揮、運作調度、後勤供應等方面因素，也均未得到明顯的改善，結果俄軍瘋狂進攻了一天，都沒有取得一點進展，而且在一次進攻撤退時，還被日軍追着打了一個反擊，全天下來，共計傷亡了6000餘人，也讓俄軍的司令官林涅維林大爲惱火。
不過就在當晚，日軍連夜撤離了瀋陽，將一座空城留給了俄軍，由於日軍擔心人民軍會趁虛而入，搶佔瀋陽，因此還釋放了兩名俘虜的俄軍軍官，去告訴俄軍，讓俄軍儘快佔領瀋陽，別讓瀋陽落到人民軍的手裡，結果在清晨6點的時候，俄軍在時隔3個多月之後，終於進駐到瀋陽城，並且還在城裡發現了一部份日軍來不及運走的物資。
這個意外之喜也讓林涅維奇欣喜異常，於是立刻給俄國國內發去了捷報，宣稱俄軍經過3天的激戰，奪回了瀋陽，殲滅日軍3.5萬餘人，俘虜1.2萬人，並繳獲大量物資等等。
隨後林涅維奇又分派軍隊追擊日軍，一方面大話放出去了，總要有點實質的成果，起碼要爭取抓幾個日兵充數，萬一國內派人來巡視呢；二方面也是趁機接收日軍撤離之後，所放棄的地盤，別讓人民軍給搶了先去，而且將來還可以當戰功報上去。
結果俄軍一直追擊到了十里河，日兵沒追到一個，卻遇到了已經佔領了十里河的人民軍。
雖然這時還沒有建立起完善的防禦工事，但人民軍己在十里河佈置好了陣地，並且在距離陣地1000米的位置，設置了警戒線，向俄軍發出了警告，一但俄軍越過警戒線，人民軍將視爲戰爭行爲，會毫不客氣開火。
俄軍現在己被日軍打得有些心理陰影了，但對中國的軍隊還是傲嬌凌人的心態，那裡吃人民軍的這一套，而且關建是佔了地方可以就地搶劫撈一筆。俄軍的高層當然是有種種手段爲自己撈錢，但中下層軍官以及普通士兵的收入卻主要是靠搶劫維持，靠軍隊的薪資根本就不夠，何況就是這一點薪資都還不能全額的發到自己手上。但在這近1年半的時間，俄軍被日軍打得丟盔棄甲，狼狽逃竄，別說是劫掠，不少士兵連日常的積蓄都丟了，現在好不容易找個一個可以撈回本的機會，當然都不想放棄。
不過俄軍也並不是沒有頭腦一味的蠻幹之輩，華東政府不是清廷，雙方在5年以前就交過手了，而且人民軍參戰還不到一個月，就把日軍打得落花流水，當然不能輕視了人民軍。當然，應付這樣的局面，俄軍是有豐富的經驗，俄軍的指揮官米加洛文少將下令，命軍隊越過警戒線，又向前推進了100米左右。
俄軍雖然越過了警戒線，但並沒深入，一般來說在這種情況下，對方是不會立刻開火，至少先會派人來和俄軍進行交涉，而俄軍就可以在交涉的過程中試探對方的底線，甚致會在交涉期間讓部隊繼續前進，造成既定事實，如果對方的態度強硬，俄軍可以以此爲條件，做爲交涉的籌碼，如果對方的態度軟弱，俄軍則可以發起進攻，直接攻擊對方。這種懸崖邊緣遊戲，俄軍玩得己是爐火純青了。
但這次俄軍卻失算了，人民軍根本就不吃俄軍這一套什麼懸崖邊緣遊戲，只要過了警戒線就打，根本用不着什麼交淺。
於是人民軍陣地裡的迫擊炮開火，向俄軍展開了轟擊，頓時將俄軍炸得死傷一遍。俄軍也沒有想到，人民軍並沒有按自己的劇本走，連招呼都不打就開火，而且一出手還全是炮擊，因此也亂了起來，而且俄軍還沒有進攻人民軍陣地的打算，立刻紛紛後退。
其實俄軍也沒有越過警戒線太多，因此很快就都退出了警戒線，但人民軍的炮擊卻沒有停，追着俄軍繼續打，一直到俄軍退出了2000多之後才停，而就是這一輪炮擊，俄軍的傷亡就達到了500餘人。
而俄軍的指揮官米加洛夫也是又驚又急，俄軍到也不是沒有打過敗仗，但卻確是從來沒有吃過這種啞吧虧，沒想到人民軍真做到了越線就打。而自己當然不能吃這個悶虧回去，這個面子必須要找回來，因此米加洛夫立刻下令，向人民軍的陣地發動進攻。
米加洛夫不是不知道俄國和華東政府達成了以十里河爲分界的協議，但和人民軍的將領一樣，在俄軍裡面，沒有人把這份協議當一回事，畢竟只要是實力允許，俄國的野心，是決不會止步於十裡河的。
而俄軍發動了進攻，人民軍自然也不會客氣，各種步槍，機槍、擲彈筒、迫擊炮、火炮全都是火力全開，向俄軍展開了猛烈的打擊。火力之密集，比以前交手的日軍更是有過之而無不及。
俄軍本來是追擊日軍，輕裝上陣，根本沒有帶火炮等重武器，因此儘管人民軍並沒有構築防禦陣地，但也不是隻靠步槍就能攻破的，何況俄軍的戰鬥意志也不強，進攻只維持了不到20分鐘，就經不住人民軍的打擊，退了回來。
而人民軍趁着俄軍敗退，發動對俄軍的反衝鋒，由於人民軍有迫擊炮協同步兵作戰，俄軍又是第一次面對這樣的戰術，結果被人民軍打得大敗，只得退回到瀋陽，而軍隊的傷亡人數超過了3000人，還被人民軍俘虜了400餘人，也徹底失去了繼續向南擴張的能力。
至此，遼陽戰役也全部結束，人民軍總計陣亡10537人，傷19721人，失蹤327人；而日軍陣亡36496人，受傷57523人，失蹤2768人，其中有1912人是被人民軍所俘虜的。
當然，人民軍的勝利並不是體現在傷亡殲敵的數字上，而且經過這一戰之後，人民軍完全佔領遼陽地區，並且將俄軍擋在十里河之外，使俄軍的勢力只能限於瀋陽地區，並和旅順地區連成了一片，在遼東戰場上己完全處於主動的地位，而日軍則徹底在遼東半島失去了立足點，陷入到了極大的困境當中。