等旅順總兵徐邦道帶領13000餘名原旅順守備軍開赴到鴨綠江防線，使得鴨綠江兩岸的清軍總兵力達到了45000多人。
讓負責鴨綠江兩岸防線的黑龍江將軍依克唐阿、東北練兵大臣張錫鑾和北洋軍務幫辦宋慶3人鬆了一口氣，至少在人數上不比日軍在朝鮮的兩個師團4萬人少了！
最後3人商定，由東北練兵大臣張錫鑾帶領1萬淮軍精銳駐守鴨綠江北岸朝鮮的新義州，依克唐阿和宋慶帶領35000人駐守南岸，分守三路。
南岸由總兵馬金敘率領3000人守虎耳山為前鋒，總兵聶士成率領3000人守栗子園為接應，宋慶所部4000精銳淮軍與總兵劉盛休所部精銳4000淮軍駐九連城，是為中路。
依克唐阿帶領1萬人分守寬甸、安平河口、長甸各隘，為東路。
總兵聶桂林、總兵徐邦道等11000人，分守安東縣、大東溝、大孤山，為西路。
並且從旅順基地抽調了6艘小型炮艦，守衛鴨綠江。
但是依克唐阿、張錫鑾和宋慶不知道此時不知道在朝鮮南部的釜山，日本人正日夜不停的往釜山運送部隊和補給。
本來日本害怕北洋水師的軍艦封鎖日本與朝鮮之間的海路通道，就僱傭了大量的英國運輸船來運送部隊，可是發現北洋水師的軍艦根本沒有來日本和朝鮮之間的海峽轉悠，日本人馬上把自己本國的運輸船，也加入到了運送部隊的行列中。
日本常備陸軍第二師團、第六師團和新建立起來的第七師團、第八師團、第九師團、第十師團，一共6個師團，14萬日本陸軍，在大清不知道的情況下，就登陸到了朝鮮，使得在朝鮮的日軍達到了8個師團16萬人。
10月20日，日軍突然以常備第二師團、常備第三師團、新建第七師團、新建第八師團，4個師團8萬人突襲鴨綠江北岸的新義州。
東北練兵大臣張錫鑾帶領1萬淮軍精銳依靠新義州堅城險關，和日軍4個師團的優勢兵力奮戰了兩晝夜，終因寡不敵眾，被日軍攻破新義州。
期間駐守南岸的宋慶，看到日軍進攻新義州，馬上派遣駐守九連城的總兵劉盛休所部精銳4000淮軍通過浮橋過江支援新義州，但是劉盛休所部被日軍炮火所阻，浮橋被炸斷，乘坐漁船又被日軍炮火擊毀多艘，終沒有成功過江支援。使得新義州1萬淮軍精銳失去後援，新義州被日軍佔領，1萬淮軍精銳，戰死5000多人，被俘2000人。不過因為新義州守軍的頑強抵抗，使得日軍也損失了近4000人。
東北練兵大臣張錫鑾帶領著守衛新義州清軍餘部3000人向鴨綠江南岸撤退時，因為浮橋被炸，只好突圍到鴨綠江上游，乘坐漁船才逃回鴨綠江南岸，這時張錫鑾一清點人數，才發現所部已經不到2000人了。
這時候清軍才知道日本已經向朝鮮增兵，日軍在朝鮮已經有了十幾萬的兵力。鴨綠江防線清軍剩餘的不到4萬人，面對江對面的十幾萬日軍，實力懸殊，鴨綠江防線岌岌可危。
這時候朝廷和李鴻章頓時驚恐萬分，後悔沒有讓北洋水師切斷朝鮮和日本的海路通道，讓日本把十萬大軍運送到了朝鮮。
朝廷和李鴻章馬上從全國調兵，準備支援鴨綠江，可惜日本人沒有給他們時間，在朝鮮新義州丟失的第三天，日本陸軍在沒有海軍的掩護下開始向鴨綠江防線進攻。
日本人乘坐漁船、舢板一切可以使用的工具，從清軍守衛的三個渡口強行渡江。在鴨綠江南岸清軍的炮火和槍口下，渡江的日軍損失慘重，6艘北洋水師的小型炮艦也大開殺戒，整個鴨綠江面都被血色染紅了。
整個白天日軍只陣亡就有3000人，但是也沒有衝過鴨綠江。
當晚深夜日軍趁夜繼續強渡鴨綠江，奮戰了一白天的清軍雖然也加強了晚間的防守，還是讓日軍登上了鴨綠江南岸安平河口，清軍組織精銳部隊對登陸的日軍進行攻擊，但是沒有成功，越來越多的的日軍登陸到南岸。
第二天清晨，整個鴨綠江岸邊的清軍潰散，日軍取得鴨綠江南岸3個渡口的控制權，開始向南岸運兵。
北洋水師的6艘小型炮艦，看到自己的陸軍潰敗，並沒有馬上撤退，繼續用船上的57毫米速射炮轟擊日本的運輸船，給日本陸軍帶來了很大的損失，一直到日軍用火炮擊沉了2艘小型炮艦，剩下的4艘炮艦才離開，順著海岸線向旅順撤去。
此時被日本大本營任命為鴨綠江戰役司令官的山縣有朋面色鐵青的看著遠去的4艘小型炮艇久久無語，他身邊的一位大佐對山縣有朋問道：「司令官，為什麼不讓海軍派出小型軍艦來支援我們過鴨綠江，鴨綠江大型軍艦進不來，北洋水師的主力軍艦不可能進入鴨綠江！聯合艦隊不是有很多小型炮艇嗎？難道帝國的海軍連大清的這些小型炮艦也不敢對戰了嗎？」
山縣有朋搖了搖頭：「籐野君！不是大日本的海軍不敢出戰！而是我根本沒有叫海軍來支援我們！」
籐野大佐疑問道：「司令官，為什麼沒有叫海軍支援，這樣我們可以減少很多損失！也許昨天我們就佔領南岸渡口了！」
山縣有朋語重心長的對籐野大佐說道：「籐野君！你要知道，大日本陸軍和海軍爭鬥由來已久，現在海軍在前不久的海戰中大敗於北洋水師。而我們陸軍卻連續取得了成歡之戰、平壤之戰和剛剛新義州之戰的勝利！我們陸軍現在又獨自突破了鴨綠江防線，海軍的那些笨蛋將會被我們大日本陸軍的光輝戰績襯托的更加無能！我不叫海軍支援，雖然傷亡多了一些，但是為了我們大日本陸軍的整體利益，我認為還是值得的！」
籐野大佐點頭說道：「司令官閣下英明！現在海軍的那些混蛋，已經在我們陸軍面前抬不起頭了！」
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日軍在渡過2萬人後，沒有等待其餘的日軍，就向虎耳山、九連城一線進攻。
總兵馬金敘率領3000人守虎耳山，總兵聶士成率領3000人守栗子園，面對日軍的優勢兵力，給予日軍大量殺傷。可惜堅持了不到2天，終因寡不敵眾，陣線失守，總兵馬金敘以身殉職，總兵聶士成帶著不到2000的殘兵突圍而去。
宋慶所部4000精銳淮軍和總兵劉盛休所部精銳4000淮軍在九連城對日軍的進攻頑強抵抗，可是隨著虎耳山的失守，日軍在虎耳山架上大炮，猛烈轟擊九連城，把九連城的城牆都轟塌了，隨即日軍從城牆的缺口衝進了九連城。
淮軍和日軍在九連城內展開了慘烈巷戰，最後宋慶所部4000精銳淮軍和總兵劉盛休所部精銳4000淮軍大部分戰死，北洋軍務幫辦宋慶親自拿著大刀帶著自己的親兵沖在第一線和日軍進行白刃戰，不幸被流彈擊中頭部，戰死沙場。
總兵劉盛休在宋慶戰死後，繼續組織淮軍對日軍在九連城內進行巷戰，最後帶著百餘名淮軍被日軍圍在一處民房中，彈盡糧絕後日軍派人勸降，劉盛休面對日軍的勸降冷笑了一聲，拔出佩劍自殺殉國！劉盛休的十幾名親兵，看到劉盛休自殺殉國，同樣用刀割斷了脖子。剩餘的不足百人的淮軍被日軍俘虜。
隨著九連城兩位將領的殉國，九連城內的清軍少部分突圍逃走，大部分放下了武器，被日軍俘虜。
清軍中路防線被攻佔後，日軍又相繼攻佔了東路的寬甸、安平河口、長甸各隘，西路的安東縣、大東溝、大孤山。
依克唐阿帶領殘兵和總兵聶桂林、總兵徐邦道帶領的殘兵匯合後，帶著不足萬人的清軍向西面的瀋陽逃去。
大清的鴨綠江防線全面崩潰，整個鴨綠江兩岸的45000清軍，死亡超過2萬人，被俘1萬餘人，被日軍繳獲了大量的武器彈藥和各種物資。
因為清軍的抵抗，日軍也付出了不小的代價，傷亡近萬人。
至此戰火燒到了大清的疆土上！