早在1904年12月，第8骑兵联队长永沼秀文中佐就提出破坏奉天以北的铁路线以阻止俄军在春季攻势中增兵的建议。儿玉源太郎认为俄军骑兵占优，不宜孤军深入，但奥保巩认为值得尝试，因此归属于总预备队的第8骑兵联队被划归到了秋山好古支队，并着手研究具体作战计划。
12月23日秋山好古派出了两组斥候，1月4日斥候返回，报告称奉天西方俄军配置稀疏，辽河西岸的情况相似，对于铁路线的警戒仍以车站和三公里间隔的岗哨为主。
秋山认为挺进队作战可以实施，永沼从各连队中选拔了176人组成了永沼挺进队，1月9日，挺进队进至黑沟台南方的苏麻堡，计划沿辽河西岸北上，爆破长春北面的窟门铁桥，单程约600公里，对以侦察任务为主的骑兵来说是一次“破天荒的壮举”。
说个题外话，哥萨克骑兵和日本骑兵的首次交战发生在1904年3月间的朝鲜北部重镇定州。
定州之战中，日军战死九人，负伤十人。但是却击退沙俄骑兵，攻克定州。一时间，身穿肋排式军服的日本近卫骑兵，打败身穿毛皮大衣、手持长枪的俄军骑兵的画报风靡日本。
就在永沼挺进队出发的同一天，俄军骑兵也向南进发了，而且是个一万人的大队伍。
密西琴科中将被任命为指挥官，该部配备火炮22门。计划在十天内完成南下作战任务。士兵携带200发子弹、一天的口粮和饲料，另准备了四天的补给。队伍从浑河西面的四方台出发，长长的队列中有装载补给的1500匹驮马和60头食用牛。
1月10日，密西琴科骑兵队便与日军发生了接触。浩浩荡荡的队伍无法像永沼挺进队那样可以隐蔽，日军很快便注意到了队伍的动向。
辽阳以南沿东清铁路部署的第二军兵站守备队从唐马寨、接官堡派出兵力协助骑兵第1连队向西搜索。向太子河方面搜索的骑兵在唐马寨西方与俄军约300名骑兵及数个步兵连遭遇。接到战死一人的报告后，骑兵第1连队长名和长宪中佐命令队伍撤往了浏二堡。
紧接着后备第41连队第3中队长安原政雄大尉的接官堡守备队在三尖泡东方被约千人的俄军包围，守备队占据着村庄东面的一处大宅子拼死抵抗，安原战死，余部在大火中向东杀开一条血路，突围而去，最后战死11人、负伤29人、被俘6人。俄军的记录是阵亡13人、负伤47人，俘虏日军41人。
密西琴科在接触发生后加快了行动，当夜派出爆破组执行爆破海城北方和南方、大石桥北方等三处铁桥的任务，但是海城南方爆破组得到清国人的情报，称铁路桥有日本两个中队把守，便撤退了，另两个爆破组则因为迷路而未能完成任务。爆破组都来自顿河第4骑兵师，不熟悉地形，密西琴科一边感叹着“骑兵夜行水平不及日军”一边催促部队连夜赶路。
1月11日凌晨两点三十分，西宽二郎从浏二堡守备队获悉：“俄军约一万人正以两列纵队南下”。
四点半，安原守备队的凶信传来。大山推测俄军的目的是袭击兵站补给线，便命令后备第17连队前往协助警戒海城、牛庄和营口，同时指示第三军至迟不能晚于15日，必须开始北上。
下午两点，海城兵站指挥白井胤良少佐急报西宽二郎：牛庄遭到俄军袭击！
牛庄守备队只有后备第33连队第4中队和骑兵1个小队，战至三点半，阵亡6人、负伤3人，中队长牧常彦大尉等12人被俘，余部突围撤离。
西宽二郎紧急联系了第三军，请求急派能出动的部队增援，第三军立即用汽车将后备第8联队送往海城。
1月12日凌晨两点五分，宫崎接到西宽二郎的电报，称后备第8连队将于下午六点半抵达牛家屯。
上午七点，大石桥方向响起了爆炸声。俄军爆破组炸毁了大石桥北方约3公里的铁路线，但这并不影响南来增援的后备第8连队。
十一点，密西琴科骑兵队抵达牛家屯北方的高刊，从当地人那了解到前面有约千名日军的消息后，队伍停止了前进，密西琴科决定发动夜袭。下午三点，骑兵队从北、东、南三个方向包围牛家屯。
下午四点，满载士兵的货运列车驶过大石桥，后备第8联队长山畑釜次郎中佐指挥的第2大队提早两个小时抵达牛家屯，随后机车返回继续运送兵力。
俄军在大石桥切断了六处电线，牛家屯与外界失去了联络。
四点三十分，俄军开始炮击车站，龙骑兵队开始前进。
五点四十分，炮击停止，夜袭主攻部队、霍拉诺夫上校指挥的龙骑兵队从前石桥子向西南前进，准备经由大官屯进攻车站，由于道路恶劣，未能按期进入攻击地点，密西琴科命令继续炮击。
晚上六点五十分，牛家屯多处燃起大火，龙骑兵队开始了进攻。但混乱的队列和火光的干扰使得战况朝着有利于日军的形势发展。
七点四十分，龙骑兵队乱哄哄地后撤了。密西琴科一边大骂窝囊废一边命令该部继续进攻。
但这时清国人情报传来，称有五个大队的日军正从大石桥赶来，密西琴科感到日军增援部队已经加强了铁路线的警戒，骑兵队不能再在辽河和铁路线之间停留，于是下令撤退。
九点，牛家屯恢复了平静。这场战斗中，日军战死3人、负伤1人、被俘2人，俄军阵亡61人、负伤206人、失踪26人。骑兵队于19日回到四方台，刚好“符合”十天内完成任务的计划。
1月22日，大山岩批准了二月下旬的作战计划，目标是击溃沙河右岸之敌并占领奉天。各军任务布置如下：鸭绿江军，向抚顺方面推进，威胁俄军左侧背；第一军，牵制俄军左翼，伺机进攻；第四军，坚守现有阵地，伺机进攻；第二军，集中兵力消灭官立堡附近之敌；第三军，向浑河与辽河之间推进，迂回俄军后侧背；总预备队，根据战况发展，择机向第二军左翼后方运动。
1月23日，第2集团军做好了攻击准备，在日军左翼面前从东至西依次是第10军、第8军、混成军、西伯利亚第1军、骑兵队和辽河支队，总兵力约96000人，火炮452门。在俄军的攻击正面上，日军只有秋山支队和第8师团一部，并且分散在李大人屯、韩山台、沈旦堡、黑沟台和佟二堡等地。
傍晚，格里潘贝尔格下达了攻击令：西伯利亚第1军夺取黄腊坨子、土台子后占领黑沟台，然后第8军进占沈旦堡，第10军执行牵制任务，骑兵队和辽河支队保护西伯利亚第1军的右翼和侧后，混成军为预备队。
1月24日，位于李大人屯的秋山支队接到韩山台三岳支队的报告，称其北方的金山屯、荒地各有一个俄军步兵连进入。接着其它地区也传来了斥候与敌接触的报告，沈旦堡的丰边支队抓到了俘虏，俘虏交代俄军两个师将于26日攻击黑沟台。
这些情报都被转到了总司令部，但松川敏胤判断这些行动和密西琴科骑兵队一样属于火力侦察。
当夜，西伯利亚第1军军长施塔格里堡下达了进攻命令：第1师担任主攻，第9师34团担任策应，25日凌晨一点开始行动，两部各出动了一个团和一个营分别悄悄地进占黄腊坨子和土台子，然后构筑防御工事，天亮后第1师展开攻击并于正午时分占领黑沟台。
11月25日黑沟台爆发激战，晚上十一点，种田支队残余500人撤到了古城子。俄军记录的战果是：打死打伤81人、俘虏19人。
11月26日，俄军发布新的作战命令：第8军，攻占沈旦堡，随后以一个师向哑巴台、韩山台前进；
西伯利亚第1军，以一个旅协助第8军，占领沈旦堡后向大台、高大人屯南方推进；
第10军，在第8军占领沈旦堡后，炮击李大人屯；密西琴科骑兵队，继续向日军左翼运动；
混成军，留作预备队。第2集团军的前进线在马圈子、黑沟台、古城子、高大人屯一线，前一天从西进攻黑沟台压迫日军左翼，当天计划从北向南施压，南方的骑兵队则向东进行牵制。
第8师团长立见尚文此时来到大台，得到的情报是敌攻占黑沟台后，约一个师留守，一部位于苏麻堡，另有约一个旅进驻了柳条口。
立见判断如果俄军兵力为一个半师，得到加强的第8师团应可击破之，他此时仍未意识到俄军已大范围进入日军左翼，依然认为黑沟台地区的战斗只是俄军的火力侦察。
于是立见准备采取行动，第4旅团和后备第8旅团从左右两面进攻黑沟台，第16联队守备古城子、保持与沈旦堡的联络并侦察柳条口方面的情况。
十一点二十分，沈旦堡遭到西北方向的炮击，第二轮战斗开始。
两点四十五分，第56团和第54团逼近沈旦堡西南邻村，第53团的一个营向东北面的小树子突击，守卫的日军中队略做抵抗后撤回了沈旦堡。
占领小树子的53团以为他们占领的是沈旦堡，便欢呼起来，团长米利安特上校还向师部进行了报告。53团的欢呼声使得其右侧的55团也把小树子当成了沈旦堡，便进了村，两个团混杂在了一起。
三点三十分，56团和54团对西南邻村发起进攻。到四点，土屋带队撤回了沈旦堡。两个团也把邻村当成了沈旦堡，并向师部作了汇报。
面对两通“占领沈旦堡”的报告，鲁萨诺夫感到困惑，一个在北，一个在西南，到底哪里是真的沈旦堡呢？参谋长特莱古波夫上校认为村庄聚落比较分散，两处都属于沈旦堡，鲁萨诺夫欣然接受了这个解释，随即向上汇报。
没多久萨鲁诺夫接到53团和56团的报告，称其面前发现架设有铁丝网的坚固的日军阵地，并遭到了射击。经过和清国人的确认，鲁萨诺夫才知道两团占领的并非沈旦堡，随即指示54团和55团发动进攻，但是部队眼下正处于疲劳和失望之中，迟迟不能组织起进攻队形，鲁萨诺夫只能暂缓行动，却也没有把这个情况向上汇报。
四点十分，顿河第1骑兵旅突破了牛居，跟在撤退的守备队后面逼近了佟二堡。佟二堡的第5连队第3大队此时奉命调往五家子，只留了一个小队。顿河第1骑兵旅追来后，因不知佟二堡底细，并未立即进攻，而是采取了包围的态势。
四点三十分，伊东中佐和岛田队撤出了佟二堡，退往浪洞沟。正向佟二堡撤退的西屋队则改经王大人屯向河公堡退去。
要想打开局面，则必须救援沈旦堡，第3师团第17旅团的疾行和第8师团的推进变得相当关键，但两部的进军却极不顺利。
第17旅团第33联队第3大队于四点前抵达高大人屯，在风雪中望见了沈旦堡的火光和激烈的交火，派人和丰边支队联络后，得知东北部危在旦夕，西南部尚安全，第3大队立即在风雪中艰难前进。
第8师团右翼后备西8旅团从下午一点半起便被“钉”在了老桥附近，随着韭菜河方向俄军的压迫，处于了守势。四点多，后备第31连队长小原文平战死、后备第5连队长尾上贞固负伤，死伤者已达520人，弹药也开始不足了。
左翼第4旅团第5连队进入苏麻堡后，被黑沟台方面的火力所压制，无法推进；从三尖泡前往五家子的第31连队则受阻于开阔地。
整个战况明显不利于日军，救援第一线的希望全落在了第33联队身上。
日军已经被压缩到了沈旦堡的东南角，眼看俄军就要获胜了。这时，日军的援军终于赶来了，第33联队的日军冲进了沈旦堡，到了天亮时分，日军最终将俄军赶出了沈旦堡，恢复了自己的阵地。
在看看另一边，攻克黑沟台之后，俄军第一军本来应该乘胜前进，配合友军进攻三尖泡。但是俄军指挥官犹豫不决，不敢继续深入，结果部队就停留在黑沟台无所作为了。
负责进攻三尖泡的是俄军第八军。他们在黑夜之中稀里糊涂地走错了路，把距离三尖泡400米远的鲍台子当成了自己的进攻目标，对这里乒乒乓乓地一通炮轰，然后冲了进去，结果却没有看到日军的人影。等到他们重新找到三尖泡的时候，这里的日军已经得到了增援，俄军的进攻遭到了强有力的阻击。
俄军第八军在随后的两天时间里对三尖泡发起了猛烈进攻，但是日军的防御异常顽强，俄军说啥也啃不动。经过两天的激战，俄军战死、冻死高达1222人，被迫停止了进攻。
1月27日凌晨两点半，沈旦堡附近俄军出现了状况。入夜后第14师官兵由于疲劳的原因，许多人在战壕内睡起觉来，鲁萨诺夫担心会发生冻死现象，想要撤退。
接着工兵营长帕拉特夫上校强调针对日军障碍物的炮击不充分，加上士兵疲劳，必须后撤休整。因为帕拉特夫是公爵，鲁萨诺夫认为有了“挡箭牌”，便在两点半左右下令后撤，第14师以连为单位悄悄地向王家窝棚、长滩、马狼征撤退了。
眼看沙俄撤退，立见尚文要求沈旦堡的丰边支队坚守等待第5师团的到来，他则率部直接攻击黑沟台。一开始日军的追击不能说大获全胜，至少可以说徒劳无功。
1月28日清晨，进攻苏麻堡的俄军开始处于下风。由于缺乏统一指挥，各部的行动非常混乱，尤其是混成军第6团损失惨重，23名军官中死伤17人、失踪4人，1500名士兵中死伤651人、失踪499人，基本失去战斗力。
战况开始朝有利于日军的方向发展。第一线上，第5师团的推进使得北面的秋山支队与苏麻堡附近取得连接，如果第2师团能进入第8师团左翼和村山支队之间，日军左翼将连成一片。第2师团按计划于上午九点抵达浪洞沟，随即继续开进。
在日军完成“西壁”之前，如果俄军发动真正的攻势，仍有可能破坏这种状况并扭转局面，但是俄军却没有把握这次战机。格里潘贝尔格没有调整作战计划，仍然命令混成军占领沈旦堡、第10军占领小台子、哑巴台作为策应。
很快沙俄部队就开始互相拆台，日军方面却战意旺盛。上午九点半，村山支队占领佟二堡，并向西面的哈尔堡推进；
十点半，第5师团占领柳条口；下午三点，第5师团占领柳条口西面的桃坨子；三点二十分，苏麻堡残敌被清除，俘虏了约220人。
但是接下来，第8师团却被“钉”在了黑沟台，进展仍不乐观。
傍晚，满洲军总司令部开会。会上，松川敏胤提议可以忽略南面之敌，令第5师团和第2师团向浑河右岸推进，击破左岸之敌。儿玉源太郎同意在29日一举击溃敌军的建议，同时要求敦促第三军北上以防备俄军的反扑。
晚上九点五十分，大山岩下达了全力击破俄军的相关命令。就在日军摩拳擦掌的时候，日军突然躺赢。
大山岩的果断反衬了库罗帕特金蠢，这货坐看第二集团军打到28日，非但没增兵跟进，反而命令第二集团撤下来。二集团军指挥官差点没气疯，我10万打5万，就算打成消耗战也划算啊！撤个毛线？继续干！
然后俄罗斯版的十二道金牌就发生了，库罗帕特金连发三份命令要求第二集团军撤下来，最后连“军法不容质疑”都写上了，无奈之下第二集团军在29日中午撤出战斗序列，这个举动搞得连日军都懵逼了，就这样黑沟台会战草草落幕。
日本方面，参战人员53800人，战死1848人，负伤7249人，被俘227人，总计损失9324人；
俄国方面，参战人员96200人，战死641人，负伤8989人，失踪1113人，总计损失10743人。
总的来说，黑沟台会战俄军其实略占上风。然而，库罗帕特金的主动收兵却充分体现了他胆怯懦弱的一面。在当时的情况下，必须坚持战斗下去，虽然胜负尚且难料，但是无论如何也不应该这样窝窝囊囊地退兵，这对于全军的士气是非常大的伤害。
接下来，就是奉天会战这场正戏了。
