沙俄宣布与中国开战后，曾纪泽立即宣布中国正式与俄国断交，任命袁世凯为作战指挥的总司令，指示中国军队对俄国宣战。
沙皇尼古拉二世也不是彻头彻脑的昏君，他吸取了上次和日本作战任命宠臣罗日杰斯特温斯基遭到惨败的教训，任命出身海军世家的斯捷潘.奥西波维.马卡洛夫公爵为沙俄太平洋舰队司令，从黑海舰队抽调舰船，编组“太平洋舰队”。开往远东增援，这支混合舰队拥有各型主要战舰38艘，辅助舰船约20艘，总吨位达到30万吨左右。远东事务大臣阿列克塞耶夫为陆海军总司令，调集约20万陆军到远东。
曾纪泽调了十万新军赴东北战场，另加上徐世昌在东北的五万新军，总兵力陆军约在15万，另外动员了预备役军人五万压阵。曾纪泽还在坦克军团不拘一格选拔了一批优秀的青年军官，其中段祺瑞给曾纪泽推荐了二十一岁的徐树铮，精于书法，擅诗词古文，和段祺瑞是老乡，在中国士官学校得到校长段祺瑞的赏识。梁启超也给曾纪泽推荐了他的学生蔡锷，他也入中国士官学校学习过军事。曾纪泽考察两人后，觉得都不错，便下令由徐树铮和蔡锷各指挥五十辆坦克战车，去东北战场支援。
此时，中国的国防工业部门在曾纪泽的亲自指导下，还研制出了最新武器：飞艇！其实，中国早在五代时期，就发明了利用热空气升空的“孔明灯”来进行军事联络。这种军用飞艇即为新式热气球，为椭圆形，直径约3米、长有10余米，下系巨缆，固定在大绞盘上由士兵摇轴旋转升降，人在吊篮中被气球带上天空后，对远方即可进行瞭望观察，还可以居高临下指挥地面部队的行动，可以带着15吨的人和货物，以40km/h的速度飞行数小时。
曾纪泽让陆军成立了气球侦察队，由每个工兵营营长兼任队长，装备飞艇一具，海军处、陆军部正式颁布了《陆军气球预备法》，陆军大学堂编印了《气球学》，讲授一些气球升空的原理，并教授士卒如何来进行操控气球，这支队伍虽然不太成熟，但曾纪泽决定让他们也去东北战场历练，在实战中成长！
在海军方面，曾纪泽派海军大臣邓世昌亲自带着“北京号”、“科学号”、“民主号”、“共和号”四艘万吨级的军舰，前往威海港口，一共调动大小战舰25艘，前往迎战俄国海军。另外，派了张作霖深入远东地区，破坏俄军的西伯利亚铁路，资助和策动沙皇政府的反对派发动革命，把俄国腹地闹得鸡犬不宁。
中俄双方的第一场大战是海上的大战，在葫芦岛一侧的旅顺港进行。
沙俄海军司令马卡洛夫和原舰队司令亚历山大.维萨里奥诺维奇.史塔克办理交接仪式。史塔克临走之前，提醒马卡洛夫不要进驻旅顺港，因为俄舰队一旦驻旅顺，旅顺港的内港较狭窄，水浅，只有一个出入口大型战舰只能在涨潮时出入内港，而且要有拖船牵引，进出港口极为不便，港内没有舰艇维修设施，远航而来的军舰，得不到维护和防锈处理，还会完全处于中国海军舰队的包围监视之中。所以旅顺是大凶之地，一旦中国舰队堵住出入海口，在没有旅顺岸防要地支撑的情形下，太平洋分舰队到旅顺的命运，就只有全军覆没。
沙皇尼古拉二世狂热好战，喜欢亲自指挥，但却毫无战术头脑，发电报给俄国的远东总司令阿列克塞耶夫：“俄国无疑必须拥有旅顺这个终年通行无阻的港口，此一港口应在大陆上朝鲜东南部，也就是图们江和海参崴海域出海口，并且必须与俄国以前拥有的地带相连！”
俄国的远东总司令阿列克塞耶夫也只是一个政客，他也认为，旅顺是俄国在远东地区唯一能攫取的不冻港，要作为太平洋分舰队的主要基地。于是在中俄大战一开始，马卡洛夫不得不下令太平洋舰队强攻旅顺港，他寄希望于破釜沉舟，背水一战，能让俄国舰队摆脱覆灭的厄运！
邓世昌马上意识到这是一个绝佳的机会，他用了瓮中捉鳖之计，先将沙俄的太平洋舰队放入旅顺港，然后用“沉船堵港”办法，对旅顺口进行就地封锁。然后，强大的中国海军和旅顺的坚固炮台一起，夹击其中的俄国军舰。中国在旅顺猴后石山的二零三高地，修建了三座岸炮堡垒，与大孤山，小孤山的重炮台，形成合力，中国岸防炮部队装备口径的克虏伯重炮，对整个港口形成全覆盖打击，太平洋分舰队入了旅顺港后，连一丝突围的机会都没有，整个舰队陷入了一股被炮击灰飞烟灭的恐惧当中，无心应战。
邓世昌乘坐“北京号”上，从容不迫指挥着“科学号”、“民主号”、“共和号”等万吨级的军舰，加上“定远舰”、“镇远舰”等军舰，下令敌前大转向，排布著名的“u”型转弯，随后对旅顺港内俄国的太平洋舰队展开了猛烈的炮火攻击，因为俄国军舰比较集中在狭窄的港口，中国军舰的炮弹几乎达到了“每发必中”的效果，俄国的海军旗舰“亚历山大三世”、“尼古拉一世”、“海军上将乌沙科夫”“海军上将阿普拉克辛”、“海军上将谢尼亚文”、“鹰”等6艘战列舰，开战不到一个时辰，先后被重创沉没，旅顺港上空