有十個師團之多，番號是第一、二、三、四、八、九、十、十一、十二，以及近衛師團，陸續編為四個軍，首先編成的是第一軍，司令官黑木為楨，分佈在九連城、鳳凰城一帶。
第二軍由陸軍大將奧保鞏率領，在旅順東北的不凍港貔子窩登陸，分兵兩路，一路向西佔領普蘭店，拒遼陽的俄軍南下，一路直趨西南的金州，意在絕旅順、大連的後路。
第三軍司令官名叫乃木希典，專攻旅順。別遣陸軍中將野津道貫，自大東溝以西，哨子河口的孤山登陸，沿大路北進，克岫巖，與第一軍合力攻佔海城東南的析木城。而奧保鞏以第一師團守金州，親師第二、四兩師團沿南滿鐵路逆擊，進熊嶽、破蓋平，覆敗俄軍於大石橋，於是營口、牛莊亦不復能守。整個遼東半島，大致都歸於日軍的掌握了。
設立滿洲總司令部即在此時，由兒玉策劃，以第一軍為右翼，出遼陽東北；第四軍為左翼，西遼陽西北；而第二軍為正面，三路齊進，攻佔遼陽，日本兵死了一萬七千多。
不過，這個勝仗不全是日本人自己的功勞，“正義軍”亦頗有牽制之功。不過，俄軍雖敗，實力未損，俄國的遠東軍司令官克魯巴特金，估量遼陽難守，一面抵禦，一面全師而退，此時重新部署，以三個軍團反攻遼陽，一個軍團出遼陽東南，一個軍團為預備隊。其中出遼陽東南這一著最狠，企圖是在絕日軍的歸路，包圍聚殲。
這一來，日軍自非出盡全力不可。因此，坂西跟袁世凱商量，要求格外支援。袁世凱便派了直隸督練公所的參謀處總辦段芝責，隨同坂西，到遼陽相機處理，同時馮玉昆亦奉到密令，要在暗中儘可能援助日軍。
到得遼陽，商定派遣馮玉昆屬下的隊官，為日軍充當間諜，哨探軍情，入選有孟恩遠、王懷慶、劉夢蘭等等，約莫十來個人，雖都行伍出身，但受過新法軍事訓練，要他們去看俄軍馬、步、炮、工各營的情況，不致茫無所識。只是，筆下卻沒有一個人拿得起來的，刺探有所得，不能寫報告回來，於事何補？
正好段芝貴的父親，巡撫營統帶段有恆，從瀋陽以西的新民，到遼陽來看因公出關的兒子，知道了這一層難處，便向段芝貴說：“我帶的一個馬弁吳佩孚，是山東蓬萊人，秀才出身。他於這個差使倒合適。”
原來這吳佩孚字子玉，山東蓬萊人。家貧有大志，十四歲那年，投入登州府水師營，充當學兵，操課勤務之暇，用功苦讀，居然在光緒二十二年，應登州府院試，以第二十七名進學，便是“宰相根苗”的秀才了。
不想第二年在家闖禍，得罪了當地巨紳，不但被革了秀才，還被通緝。迫不得已，航海到天津，投效聶士成武衛前軍，因為體質太弱，只補上一個雜役的名字。不久，庚子亂起，聶士成殉國，武衛全軍潰散，吳佩孚輾轉到了開平，考入武備學堂，其後武備學堂遷至保定，吳佩孚自覺年將而立，還受年紀與自己相仿，甚至比還來的小的教官呵斥，情所難堪。
因而，吳佩孚輾轉投入段有恆部下，充當一名馬弁。段有恆亦每以能有一名如斯養卒的秀才供驅遣為得意之事，兼以吳佩孚通文墨，到那裡都方便，所以出入相隨，漸成親信。
有此一段淵源，自堪信任，段芝貴亦樂得仰承親心，加以提拔，派在參謀處差遣，月支薪水五十大洋。
於是吳佩孚偕同孟恩達等人，或者肩挑擔子，扮成小販，或者牽猴攜羊，裝成變把戲的，分頭接近俄軍的營區，陣地，打探動靜。
不久，書面報告源源而至。眾人出力，一人執筆，負責這部分聯絡工作的日本滿洲軍總司令部的參謀福島，以及坂西，只知道吳佩孚一個人的名字，看他報告詳盡間或附以地圖，亦頗得要領，決定要提拔此人了。
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段芝貴從遼陽回到天津，第一件事，當然是去見袁世凱，報告此行經過。
李鴻章的北洋大臣行轅，已毀於庚子之亂，新址本來準備作為皇帝閱兵的行宮，戊戌政變，閱兵之禮不舉，袁世凱估計皇帝亦永不會再到天津，因而奏請改為北洋大臣行轅。東面餘屋，作為督練公所，將星雲集，但沒有幾個人能見到袁世凱，即使是段芝貴，亦必得先經通報准許，方能進入袁世凱的簽押房。
西面一帶房屋，饒有花木之勝，是幕府所在，盛況已與李鴻章開府時不遠，候補道有陳昭常、蔡匯滄、阮忠樞，都是兩榜出身。翰林則除了北洋舊人于式枚以外，還有傅增湘、嚴修，此外還有好些“欽賜進士出身”的學生，總計二十多人，濟濟一堂，是袁世凱最闊的一堂“擺設”。