El comandante en jefe del Ejército Imperial Ruso en Manchuria, el general Alexei Kuropatkin, no estuvo de acuerdo con vehemencia con este plan, que consideraba insensato y peligroso, y prefirió esperar en Mukden a que el Ferrocarril Transiberiano lo trajera.
Después de la batalla de Nanshan, el general japonés Oku Yasukata, comandante del Segundo Ejército japonés, ocupó y reparó los muelles en Dalny, que habían sido abandonados casi intactos por los rusos que huían.
El 5 de mayo, el general barón Nogi Maresuke llegó a Dalny para asumir el mando del nuevo 3.º Ejército japonés, formado por la 1.ª y la 11.ª División.
Stackelberg afianzó sus fuerzas, posicionando a sus tropas a horcajadas en el ferrocarril hacia el sur de la ciudad, mientras que el teniente general Simonov, al mando del 19.° Escuadrón de Caballería, tomó la extrema derecha del frente.
La escaramuza continuó hasta altas horas de la noche, y Oku decidió lanzar su asalto principal al amanecer.
Increíblemente, Stackelberg solo emitió órdenes verbales a sus comandantes de campo y dejó el tiempo real del ataque vago.
Como solo un tercio de la Primera División del Rifle de Siberia Oriental bajo el mando del Teniente General Aleksandr Gerngross se comprometió con el ataque, sorprendió a la 3a División japonesa, pero no prevaleció, y pronto colapsó en un fracaso.
Para evitar la envoltura, los rusos comenzaron a retroceder, abandonando su preciosa artillería mientras las Divisiones 4 y 5 de Oku aprovechaban su ventaja.
Las bajas rusas totales totalizaron al menos 3.500 (477 muertos, 2.240 heridos y 754 desaparecidos), aunque algunas estimaciones dan cifras de hasta 10.000; 3,500 por registros oficiales.