清军仍分三路进军:东路为长顺军,由东北进攻栗子洼,出双龙山之东,以为牵制;中路为依克唐阿军,由正北抢占波罗堡子和教军场,再向东南直插双山子;西路为宋庆和吴大澂所部,由西进攻晾甲山和唐王山。宋、吴所部也进行了具体分工,李光久会合刘树元,由正西进攻晾甲山,徐邦道会同梁永福应之;拱卫军分统罗应旒先扫清龙台铺伏敌,然后绕出唐王山后,进攻唐王山。
是日上午九时左右,各路清军开始向日军阵地进逼。依军从沙河沿经验军堡至三里桥,又以快速的运动向东南行进,直扑欢喜山与双龙山之间的甜水沟。与此同时,长军也从西艾塔堡子插向双龙山东侧,先&ldo;以偏师相挑&rdo;,注45上午十点零十分,依军对甜水沟的日军前哨,长军对双龙山东侧阵地,发起了进攻,猛放步枪和抬枪。在沙河沿的清军炮兵阵地也连连发炮,向双龙山轰击。在炮火的掩护下,依军和长军进至距日军阵地一千五百公尺处。日本随军记者描述当时的情景说:&ldo;这时,炮击越来越猛烈,敌军企图左右夹击双龙山,颇为趾高气扬。……三里桥南端的一支敌军猛然向南挺进,以相当机警的动作向我前哨冲锋。&rdo;注46但是,此时日军已经加固了双龙山的防御工事,并增修了碉堡,大岛久直少将还特地亲至双龙山指挥。当清军接近后,大岛命令炮兵发炮,步兵也从碉堡里一齐射击。依军大炮被击坏五门,炮力不敌,难以再进,同长顺退至沙河沿、西烟台一带。
西路清军也按计划向晾甲山和唐王山发起攻击。李光久、刘树元两军先集中于二台子,由西抢占安村堡子,又向南进至团子山西的前,后石井堡。日军从唐王山上观察,李、刘二军&ldo;运动非常整齐&rdo;,&ldo;每支部队的动作整齐划一&rdo;。注47上年十时三十分,李、刘两军离开石井堡,开始从西向晾甲山日军前沿阵地进攻。徐邦道督副将胡廷相、蒋顺发,并会同梁永福,从南面直攻晾甲山。各军&ldo;奋勇猛攻&rdo;,日军前哨抵挡不住,开始向山顶&ldo;反奔&rdo;。罗应旒以晾甲山将得手,&ldo;挥队自唐王山后抄袭而下,欲攻人城&rdo;。注48不料恰在此时,日军第十八联队长佐藤正大佐率队由大石桥返回,挡住了罗应旒部的后路。于是,佐藤与驻守唐王山的日军步兵第十八联队第一大队长石田正珍少佐一起,率队左右夹击罗部。&ldo;佐藤大佐的部队自上夹河以北进,出现于坡广东南,石田少佐的部队自八里河子以西进,出现于牛庄大道左右,欲将清军夹在中间加以狠击。&rdo;注49徐邦道见罗部处境危殆,便合同梁永福&ldo;转炮向西轰击&rdo;,予以支援,将敌击退,并迅速督队渡过沙河,&ldo;列炮以待&rdo;注50,日军企图夹击罗部的计划终于落空。上午十一时,双方停止战斗。在这次战斗中,依军伤亡十七名,徐、李等军伤亡约二百余名。注51而日军方面才死伤各二,共四人。注52
从一月十七日到二月二十一日的三十六天内,清军反攻海城共四次注53,皆遭到了失败。清军失败的原因是多方面的,其中多数原因与其他战役失败的原因是共同的。但这次作战有一点很不同于往常,就是打的是一场进攻战。在辽阳东路,依军曾反攻过凤凰城,但其规模和次数远不能和规复海城之战相比。所以,对于清军来说,这确实是一件新鲜的事情。这一点,甚至使日军方面感到惊奇。他们说:&ldo;清军先攻凤凰城,后又攻海城,这些行动之所以得到军人的赞赏,是因为清军摆脱了牙山、平壤以来实行专守防御的常规。敌军现在采取攻势,其志甚佳。&rdo;注54这次进攻战,实际上又是一次攻坚战。对于清军来说,这却是一项难以完成的任务。他们既缺少这方面的能力,又缺乏这方面的充分准备。当时,日军实行阵地防御,利用工事和碉堡隐蔽,主要靠炮火取胜。而清军在进攻时不但无隐蔽物可言,而且在大炮数量和炮兵技术上同日军相比,不啻天壤之别。这样,就不难理解。为什么清军在每次战斗中伤亡人数远远超过日军,顶多坚持儿个小时就打不下去了。
另外,清军所使用的基本战术是&ldo;先抢山头&rdo;,其动机不能说不好,但其效果则不佳。这又是为什么呢?因为清军每次进攻的时间都是在上午或者中午前后,以堂堂正正之阵,大摇大摆地行进,这无疑等于预先通告自己要进攻了,使敌人得以从容准备,结果每回都遭到重大的伤亡,不用说抢不着山头,连山脚也到不了。清军还想靠在国内镇压农民起义的一套办法打近代化战争,以对付武器装备和组织形式都比自己先进的日本侵略军,怎么能够打得赢呢?清军还有一个很大的失误,就是以其人数之众,却没有想到切断海城的后路。当时析木城的守敌仅一个大队,尚较易攻取。如早拿下析木城,并力扼大石桥,即可使海城日军真正成为孤军。据统计,在清军的四次反攻战中,日军耗炮弹约三千发,枪弹约十一万发。若能完全切断海城日军的供应,并多方扰袭之,仅弹药消耗一项即可使它难以久支。而清军却计不出此。海城日军不但与军司令部始终保持联系(军司令官亲临海城前线指示机宜,海城经岫岩至大孤山的军用电线一直保持畅通),而且后勤供应也源源不绝。日军守城一个多月,防御力量不是日渐削弱,而是更为加强了。当然,并不能由此证明海城日军的防御就是固若金汤。如果清军有必胜的决心,战术运用得当,计划周密,配合密切,则全歼日军第三师团,从而使辽东战场的形势改观并进而牵动整个战局,也不是不可能的。然而,清军却没有把握住可能扭转局势的大好时机,而令其徒然逝去了。