19世纪90年代，俄国将其帝国梦从中亚转移到远东。横贯西伯利亚的铁路几近完成，为俄国的经济扩张和政治扩张提供了新的机会。1900年，八国联军入侵中国，俄国以“保护”侨民和中东铁路为由一举出兵占领中国东北三省。俄国占领东北时曾经宣布只是为了保护铁路，事毕即撤兵，但后来并没有兑现承诺。日英两国感到在华利益受损，因此表达了强烈的不满。
1902年1月30日，英日两国缔结了针对俄国的《日英同盟条约》。1904年2月8日，日本海军突然袭击驻扎在中国旅顺的俄国舰队，日俄战争自此爆发。
两天前，也就是2月6日，俄国和日本因为争夺在中国东北的地位而断绝了外交关系。2月8日这天，日本趁俄国驻中国旅顺舰队司令斯塔理克中将为夫人的“命名日”举行盛大宴会的时机，偷袭俄军基地。俄军三艘战舰及几十门大炮，转眼间被日军击毁。2月10日，日俄宣布开战。
日军成功偷袭俄军后，决定乘胜出击，把旅顺口的俄国太平洋舰队封锁在旅顺港内，日本陆军主力经朝鲜入侵中国东北，另一支日军由海路在辽东半岛登陆。6月20日，日军总司令部制订出作战计划，由大山岩上将指挥十万余部队马上投入战斗。防守辽阳的俄军约有15万人，由满洲陆军总司令库罗帕特金上将指挥。战斗中，俄军连连失利，最后全线撤退。1904年9月4日，日军占领辽阳。三个月后，也就是12月19日，日军占领了旅顺港。旅顺争夺战耗时五个月，它是日俄战争中最为激烈的战役，日俄双方均损兵折将。
从7月份开始，日军在大将乃木希典的指挥下，对旅顺港进行疯狂的进攻。俄军构筑堡垒三十多座，炮台六十多座，而且把高压电通到阵地前沿线铁丝网上。乃木希典调来重炮密集轰炸，才摧毁了高压电网。但是俄军设的堡垒、炮台居高临下，几乎弹无虚发。乃木希典气急败坏，下令实行“肉弹攻击法”，就是前面的倒下了，后面士兵再冲上去，但无济于事，丝毫不能攻破俄军的防线。
除了有利的地形、坚固的工事外，俄国还掌握着当时最先进的武器——马克沁机关枪。这种机关枪一分钟能发射600颗子弹，乃木希典的“肉弹”被马克沁机关枪一排又一排地射杀在俄军的阵地前。几次进攻，日军都被打退，日方被击毙25万余人。日本天皇对此非常不满，责令乃木希典只许成功，不许再败。11月26日，乃木希典集中炮火攻击俄军的203高地。上万发炮弹将俄军在高地上的堡垒和掩体几乎全部炸平。失去了203高地，俄军防线被撕开了一个大口子，俄军节节败退。这次进攻，俄军伤亡5000人，日军伤亡17万人并夺取了胜利。1904年12月19日，日军占领旅顺港。
在1905年3月又丧失沈阳的控制权后，俄国在中国东北大势已去。但它并不甘心失败，因为这些战役并不是决定性的。俄国军队并未受到重创，相反还随着交通的改善而使兵力得到增援和加强。但在海上，日本赢得一场导致和平谈判的绝对胜利。由于目光短浅，俄国人把他们经过整休的波罗的海舰队派往日本。俄国波罗的海舰队由29艘作战舰和19艘补助舰组成。舰队横贯三大洋，行程18万海里（约33万千米），1905年5月27日，到达日本和朝鲜之间的对马海峡。舰队立足未稳时，就遭到在数量和实力上均占优势的日本舰队的攻击。几个小时后，所有俄国舰船要么被击沉，要么被捕获，而日本人仅仅失去了几艘驱逐舰。
由于这一毁灭性的打击，再加之战争在国内不得人心，俄国人准备和平谈判。日本人也需要和平谈判，因为尽管他们取得了战争的胜利，但他们国内的资源亦因战争而严重匮乏。
1905年9月5日，日俄在美国总统罗斯福（史称老罗斯福）的斡旋下，在美国的朴次茅斯举行和谈，会后，日俄签订了《朴次茅斯和约》，沙俄在和约中，把攫取的在中国旅顺口、大连湾及附近领土的租借权转让给日本，将俄国库页岛南部割让给日本。这样，俄国在日本的阻挡下，停下了向远东扩张的步伐。
日俄战争中，俄国的惨败加速了其国内1905年革命的到来。有历史学家说，日俄战争“是远东历史乃至世界历史的一个重要转折点。它确立了日本列强的地位，改变了远东地区的力量对比”。