清德宗光绪六年（1880年），李鸿章在此经营多年，建成北洋水师舰队的主要基地。1894年~1895年的中日甲午战争中，旅顺被日军攻占，并于1894年11月22日在旅顺进行大规模屠杀，血洗全城。
清光绪二十四年（1898年）3月27日，沙俄以干涉还辽有功，迫使清政府与之签订了《旅大租地条约》，规定沙俄租借军港旅顺口、商港大连湾25年。5月7日，再次迫使清政府与之签订《旅大租地续约》。清光绪三十年（1904年）2月8日，日军偷袭旅顺口，日俄战争爆发。经过极其惨烈的战役，日军夺取旅顺口军港。
1904年2月5日，日方决定同俄国断交同时，日本天皇即指示开始军事行动。日本联合舰队司令东乡平八郎，于2月6日0时召集下属指挥官，传达天皇的决定，并且命令全舰队开赴黄海，分别攻击停泊在旅顺和仁川（济物浦）的俄舰。
从战争爆发到1904年7月底近半年中，旅顺要塞的防御有所加强。守军增到4万人，炮646门，机枪62挺。海军有战舰38艘。但物资储备不足以应付长期围困。例如炮弹，平均每门炮只有400发。防御工事不坚固，伪装不严密。
1904年8月7日，日军发动进攻。首次攻占要塞外围前沿制高点——大孤山和小孤山。日军以12个营对俄军3个营。双方为争夺这两个战术要点激战了4天。最后高地落入日军之手。1904年8月19日，日军对要塞发动首次强攻，昼夜突击，双方激战到8月24日。
早在1904年8月日军首次强攻旅顺受挫之后，就加强了第3军的兵力，运来11英寸口径的攻城炮。在旅顺外围构筑了炮兵阵地和平行壕，对俄军的防御工事步步进逼。1904年12月15日，被俄罗斯人称为旅顺俄军防御“灵魂”的康得拉钦科将军毙命。1905年1月2日俄方正式签订投降文书。
