9(22) декабря Стессель отправил Куропаткину телеграмму с просьбой о немедленной поддержке: «В Артуре очень незначительное число здоровых. 11-дюймовые бомбы разрушают все, как на фортах, так и внутри крепости. Суда эскадры все потоплены. Никакой помощи я не получил ничем, а идет одиннадцатый месяц обороны. Я не получаю от Вас никаких сведений. Японцы ничего не пропускают. Я не знаю даже, где находится армия. Я прошу теперь скорейшей помощи, так как, повторяю, положение очень трудное»{1804}. К вечеру 19 декабря 1904 г.(1 января 1905 г.) японцы взяли Большое Орлиное гнездо — господствующую высоту, которая позволила им начать фланговый обстрел 2-й линии русских оборонительных позиций, к вечеру начался отход с Куропаткинского люнета, который уже несколько дней находился под обстрелом тяжелой японской артиллерии. Войска вынуждены были отступить на 3-ю и последнюю линию обороны, которая не была подготовлена к бою и не защищала ни от чего. Город теперь мог прицельно простреливаться по всему пространству. В строю имелось 13,5—14 тыс. чел. на 18,5 верст периметра обороны. Продовольствия хватило бы максимум еще на месяц.

Крепость была обречена. 19 декабря(1 января) Стессель отправил Ноги предложение вступить в переговоры о сдаче. Контр-адмирал Вирен был поставлен в известность об этом, чтобы иметь время для взрыва кораблей, а миноносец «Статный» со знаменами и секретными документами был направлен в Чифу. Прорыв был благополучным{1805}. Японский главнокомандующий ответил согласием на следующий день. 20 декабря 1904 г.(2 января 1905 г.) на военном совете начальник Квантунского укрепленного района генерал-адъютант А. М. Стессель заявил о своем намерении подчиненным. Начались пожары и взрывы — гарнизон уничтожал немногочисленные сохранившееся запасы, орудия, укрепления. Был взорван сухой док, затопленные ранее и оставшиеся на плаву корабли, мастерские, имущество порта{1806}. Через три дня был подписан акт о капитуляции{1807}.

Множество офицеров и солдат были возмущены этим решением, некоторые хотели бежать на шаландах, но встречный к берегу ветер исключал возможность побега. Позиций, позволявших надеяться на продолжение успешного сопротивления, не было{1808}. Объективности ради необходимо отметить, что резервы обороны были невелики. «Доблестные защитники Порт-Артура, — писал один из его создателей в начале 1905 года, — сделали больше того, чего можно было от них требовать, на что можно было рассчитывать, даже чего можно было желать. Крепость пала, сослужив добрую службу интересам нашей полевой армии»{1809}. Стессель и Ноги, встретившись 5 января 1905 года, обменялись любезностями и заверениями в уважении друг к другу{1810}.

После сдачи Стессель отправил императору телеграмму: «Всеподданнейше доношу Вашему Императорскому Величеству, что военнопленными признается весь гарнизон крепости, за исключением духовенства, медицинского персонала и чиновников. Разрешено возвратиться в Россию офицерам, давшим подписку, их денщикам и калекам. Условия подписаны делегациями обеих сторон: с нашей стороны генерал-майором Рейсом и капитаном 1-го ранга Щенсновичем. Из гарнизона уже отправлены в день подписания на позиции 8 тысяч. Из госпиталей и околотков таких, которые могли и пожелали совершить передвижение, — 4 тысячи. Нестроевых, обозных, санитаров — 1300. Чинов пограничной стражи, инженерных войск, полевой и крепостной артиллерии — 3500. Осталось в госпиталях раненых и больных 13 135, в том числе ампутированных около 300 человек. Осталось в госпиталях офицеров, зауряд-прапорщиков и чиновников 164. Все цифры относятся только до сухопутных войск. Красный Крест временно остался в Артуре»{1811}. Условия ст.7 капитуляции предполагали возможность офицерам покинуть крепость и вернуться на Родину при условии подписания особого документа, заверявшего обещание не принимать более участия в этой войне. Такой офицер мог взять с собой вестового{1812}. Николай II, получив телеграмму Стесселя, немедленно ответил: «Разрешаю каждому офицеру в силу представленного ему преимущества или вернуться в Россию под обязательством не участвовать более в настоящую войну, или же разделить участь нижних чинов. Благодарю Вас и храбрый гарнизон за блестящую борьбу»{1813}.

При осаде противник потерял около 105 тыс. чел. убитыми, ранеными и заболевшими. В момент сдачи под командованием Ноги находилось 97 тыс. чел.{1814}. Порт-Артур продержался 328 дней со дня первого выстрела с его батарей. Русские потери убитыми и умершими от болезней составили 13 тыс. чел., а с учетом потерь флота — 17 тыс. чел. Гарнизон был обречен — в строю к моменту сдачи находилось 13,5—14 тыс. человек, причем около 40 % из них были больны. Примерно столько же больных и раненых в госпиталях. Японцы захватили в Порт-Артуре 546 орудий, не считая корабельных, 32 252 винтовки, 82 670 снарядов (из них много старых китайских, не подходивших к русским орудиям), 3000 кг. пороха, 2,5 млн. патронов, 1920 лошадей, 80 тыс. тонн угля и продовольственных запасов по разного вида продуктам от 23 до 48 дней{1815}. Оставшиеся корабли были затоплены в неглубокой бухте Порт-Артура. Во время отливов их надстройки освобождались от воды. Уже в августе 1905 г. японцы начали поднимать и переводить их на свои базы в метрополии для ремонта, и вскоре часть отремонтированных русских судов вошла в состав японского флота{1816}.