Блокада со стороны суши, которая надвигалась на Порт-Артур, ставила корабли Тихоокеанской эскадры между двух огней. Сразу же после того, как стало известно об отступлении от Вафангоу частей Штакельберга, наместник Алексеев приказал контр-адмиралу В.К. Витгефту вывести Тихоокеанскую эскадру из крепости и направить ее во Владивосток. 9 июня на суда вернули орудия, снятые на берег, и на следующий день, впервые после гибели адмирала Макарова, эскадра вышла в море, но, встретив японские корабли, повернула обратно к Порт-Артуру без боя. «Когда эскадра стала уже на якорь у подошвы Золотой горы, – писал очевидец, – японцы повели снова лихую, отчаянную минную атаку. Я лично видел, как два атакующих миноносца развивали такую скорость хода, что уголь не успевал сгорать в топках и выкидывался светящимся снопом из их труб. Можно было наблюдать, как эти две светящиеся точки, далеко видные в море, быстро приближались к нашей эскадре, которая буквально ревела от своей ускоренной стрельбы из больших и малых орудий. К этому реву на море присоединялось громыхание береговых батарей. Канонада была невероятная, и тихая летняя южная ночь как бы усиливала ее своей тишиной». При постановке на якорь по левому борту броненосца «Севастополь» взорвалась мина заграждения, и броненосец, накренившись левым бортом, был введен в гавань при помощи портовых судов. Причину своего возвращения моряки объясняли тем, что вблизи Квантуна они неожиданно встретили японскую эскадру, которая своей численностью значительно превосходила Тихоокеанскую. Витгефт объяснял нерешительность моряков «недостаточной практикой коллективных выходов в море и слабой боевой подготовкой команд».
Надо сказать, что упреки, неоднократно делавшиеся флоту, были не всегда справедливы. Всего за время борьбы под Порт-Артуром (и при Макарове, и без него) в результате действий соединений 1-й Тихоокеанской эскадры было уничтожено 19 боевых японских кораблей, в том числе 2 броненосца, 2 крейсера, 7 канонерок, 2 эскадренных миноносца, 4 миноносца, брандеры и вспомогательные суда, а повреждения получили по меньшей мере 25 кораблей противника. «Хотя неприятельские суда, начиная с „Петропавловска“, часто подвергались опасности от взрыва мин, но и потери наших судов от вражеских снарядов и прочих причин были немалые», —признавался адмирал Того.
К 13 (26) июля генерал Ноги дождался подкреплений и приказал начать наступление по всей линии. Завязались бои сначала за Зеленые горы, а потом за Волчьи, находящиеся в 7—8 км от Порт-Артура. В результате этих боев русские войска отступили на линии крепостных укреплений под музыку и при пении «Боже, Царя храни», что немало удивило японцев.
25 июля состоялся первый обстрел внутреннего бассейна крепости со стороны суши. «По случаю начала осады из нашей церкви с 10 утра начался крестный ход. Громадная толпа народа шла за церковной процессией. В 11 часов 15 минут с неприятельской стороны раздался выстрел и „первая“ граната со свистом прошипела и пронеслась как раз над головами молящихся», – вспоминал участник событий. Все последующие снаряды японцев упали в порт, один из них попал в боевую рубку флагманского «Цесаревича», погиб один матрос-радиотелеграфист, несколько человек получили ранения, среди них и сам контр-адмирал Витгефт. В тот же день Витгефту была доставлена депеша от наместника с категорическим требованием покинуть Порт-Артур под угрозой не только уголовной ответственности, но и «пятна позора, которое ляжет на Андреевский флаг, если эскадра будет затоплена в порту». Японцы же понимали, что русские суда в Порт-Артуре по окончании ремонта будут снова способны к бою. Доказательством того служил выход русской эскадры 10 (23) июня. Догадывались они и о том, что русские будут стараться уйти из ПортАртура на соединение с Владивостокским отрядом, чтобы там ждать прибытия Балтийской эскадры, или же для спасения судов уйдут в нейтральные порты. Чтобы не допустить сосредоточения на Дальнем Востоке русских сил, превосходящих японский флот, адмирал Того приказал адмиралу Камимуре усилить надзор в Корейском проливе за владивостокскими крейсерами и дал новые инструкции судам, блокирующим выход из артурской гавани. Но выход эскадры, назначенный на 6.00 утра 28 июля, все-таки состоялся. Адмирал Витгефт поднял сигнал: «Флот извещается, что Государь Император повелел идти во Владивосток». Первые выстрелы сражения прозвучали тогда, когда эскадра находилась в 40 км от Порт-Артура, вне радиуса действия своих береговых батарей. Адмирал Витгефт был убит на мостике своего флагманского броненосца «Цесаревич». Японский же флагман «Миказа» получил 20 попаданий русских снарядов только в главные части, но судьба хранила адмирала Того. Командование над русскими кораблями принял следующий по старшинству, контр-адмирал П.П. Ухтомский, но он отказался от намерения прорываться на юг и решил вернуться в Порт-Артур. В сумятице боя, который длился и после наступления темноты, «Цесаревич» отбился от основных сил эскадры и был интернирован в китайском порту Циндао (Киао-Чао), находившемся в аренде у Германии. Еще 9 русских кораблей прорвались через японские порядки, но по разным причинам до Владивостока не дошли. Интернирование части сил эскадры в нейтральных портах ослабило ее настолько, что русское командование, и до этого не проявлявшее инициативы, полностью отказалось от борьбы за установление господства на море. Отряд владивостокских крейсеров вышел навстречу Витгефту с опозданием и в Корейском проливе был также встречен японцами. Завязался бой, в результате которого был уничтожен «Рюрик». После этого крейсерский отряд вернулся во Владивосток.
29 июля утром портартурцы увидели печальную картину: русская эскадра в полном беспорядке, не соблюдая строя, тихо приближалась к Артуру. Все вернувшиеся суда около 12 часов вошли в гавань. По словам очевидца, из судов особенно сильно пострадал броненосец «Пересвет».
