В эти дни защитники крепости понесли невосполнимую утрату — во время обстрела форта № II погиб начальник сухопутной обороны Порт-Артура генерал-майор Р.И. Кондратенко: японский 280-мм снаряд попал в пробитый еще накануне бетонный свод каземата. Его гибель по значимости была равна гибели вице-адмирала С.О. Макарова.

Начальник Квантунского укрепленного района генерал-лейтенант A.M. Стессель назначил новым начальником сухопутной обороны генерал-майора А.В. Фока. Уже на следующий день он приказал сократить численность гарнизона форта № II. Теперь в нем из 275 человек осталось всего 77 человек. Этот приказ объективно разоружал одно из главных крепостных сооружений.

5 декабря днем японцы взорвали мину, подведенную под бруствер форта. Открыв по форту сильный артиллерийский огонь, через проделанный взрывом проход японская пехота пошла на штурм. Его защитники отбивались до 23 часов ночи. Когда в живых осталось всего 21 человек, русские оставили укрепление и отошли на соседний Куропаткинский люнет. Перед уходом они сняли замки с орудий и взорвали мины, заложенные в каземате.

Японцы заняли форт № II совершенно разрушенным. После этого генерал-полковник Ноги и командиры его дивизий окончательно утвердились во мнении: русские фортификационные сооружения надо сперва взрывать подведенными под них минными галереями, а лишь после этого идти на штурм.

После этого неприятельские саперы стали подкапываться под бруствер форта № III и укрепления № 3. Их параллели почти вплотную приблизились к «Китайской стенке», Куропаткинскому люнету и литерной батарее «Б». Одновременно по крепости, по ее фортам и укреплениям, городу (но уже не по гавани) японская артиллерия продолжала методично вести огонь. Теперь неприятель максимально приблизил к Порт-Артуру осадные батареи.

Через десять дней японцы проделали с фортом № III то же самое, что и с фортом № II. Под его бруствер было заложено 12 зарядов (свыше 6 тонн взрывчатки). От взрывов в бруствере образовались две огромные воронки диаметром в 10—12 метров, разрушились многие блиндажи, казармы и казематы.

Гарнизон форта, насчитывавший 240 человек, потерял большую часть своих людей погибшими, оказавшимися под обломками, отравившимися газами. Поэтому японская пехота смогла в первой же атаке ворваться внутрь форта. Однако подоспевший резерв (стрелковая рота и полурота моряков с броненосца «Севастополь») не позволила японцам, потерявшим в том бою около тысячи человек, захватить весь форт. Ночью последние защитники по приказу Стесселя оставили его, захватив с собой раненых и унося замки от орудий.

После захвата неприятелем фортов № II и № III оборона Порт-Артурской крепости оказалась фактически взломанной: японская осадная армия вклинилась в линию фортификационных укреплений. Но и при этом гарнизон, не растерявший своего мужества, еще был способен стойко держаться: об этом неприятелю было доподлинно известно.

Однако Стессель решил капитулировать. Но собравшийся военный совет высказался против этого 19 голосами из 22. «За» были только сам Стессель, Фок и начальник штаба Квантунского укрепленного района полковник В.А. Рейс.

13 декабря японцы взорвали мину под бруствером укрепления № 3, но неудачно. Вражеские саперы проложили новые минные галереи, и 18 декабря прозвучало еще два подземных взрыва. От последнего погиб почти весь гарнизон укрепления вместе с его комендантом. Японская пехота захватила укрепление, встретив в нем совсем слабое сопротивление. Установив на высоте пушки, неприятель начал вести фланговый огонь по Курганной высоте и «Китайской стенке».

19 декабря 1904 года (1 января 1905 года по новому стилю) — на 156-й день обороны Порт-Артура — японцы атаковали по всему Восточному фронту. Начался яростный штурм Большого Орлиного Гнезда. Гарнизон русского укрепления во главе с капитаном Галицким мужественно отразил эту атаку, потеряв 64 человека из 70. После этого генерал-майор В.Н. Горбатовский послал на гору свой последний резерв — роту моряков-десантников.

Подоспевший резерв помог отбить еще несколько вражеских атак. В промежутках между ними японская тяжелая артиллерия вновь засыпала Большое Орлиное Гнездо снарядами.

Участь защитников этой горы решило меткое попадание 280-мм снаряда, угодившего в сложенные на вершине ручные гранаты, которые для русских в отражении атак являлись главным и надежным оружием. Вскоре после этого взрыва японская пехота захватила вершину горы. Остатки русского гарнизона перешли на соседнюю Митрофаньевскую гору.

...В ночь на 20 декабря по приказу генерал-майора Фока были оставлены Малое Орлиное Гнездо, Куропаткинский люнет, литерная батарея «Б», Залитерная батарея. В силу этого положение Восточного фронта, взломанного в нескольких местах, оказалось критическим.

Защитники Порт-Артура еще не знали, что в 17 часов предыдущего дня Стессель отправил на аванпосты неприятеля офицера своего штаба с предложением сдачи крепости. Парламентер прапорщик Малченко сразу же был доставлен в штаб командующего осадной 3-й армии Марисукэ Ноги.

Пока шли переговоры, шло уничтожение последних кораблей и судов Тихоокеанской флотилии. Уничтожались склады боеприпасов. На Золотой Горе сжигался порох. Была дана команда эсминцам выйти в море и прорываться в нейтральные порты.

...Порт-Артурская крепость пала на 329 день своей героической обороны. Генерал-адъютант Стессель издал приказ по крепости, в котором объявлялось о капитуляции. Принятие ее вызвало открытое неодобрение в порт-артурском гарнизоне. Оно выразилось прежде всего в том, что воинская дисциплина среди нижних чинов резко упала. Один из участников обороны Порт-Артура в своих мемуарах вспоминал о «первом дне мира»:

«Все правительственные учреждения в городе были закрыты.

Японцы группами разъезжали и расхаживали по нашему Артуру.

Среди наших солдат еще днем началось повальное пьянство и неразлучно связанные с ним безобразия и буйства. К вечеру и особенно ночью бесчинства, творимые солдатами и матросами, достигли угрожающих размеров. Проезжая вечером по Новому Городу, я слыхал в разных местах крики и выстрелы. Ночью наши солдаты подожгли казармы 10-го Восточно-Сибирского стрелкового полка, которые и горели целую ночь.

Днем матросы и солдаты разбили типографию «Нового края» и уничтожили находившийся там склад газет за пять лет.

Самому беспощадному разграблению подвергся магазин Чурина. Материи рвались тут же на улице на куски...

Все эти безобразия принуждали японцев поспешить с выводом нашего гарнизона из крепости».

Условия капитуляции были следующими: весь гарнизон попадал в плен, который ему приходилось проводить до конца войны на Японских островах. Генералы, адмиралы и офицеры сохраняли свое личное оружие. Все форты, укрепления, оружие, боеприпасы, денежные средства и другое военное имущество передавалось в распоряжение японской армии в том виде, в каком они находились к моменту подписания акта о капитуляции.

Данные о состоянии Порт-Артурской крепости на 20 декабря 1904 года свидетельствуют: ее гарнизон еще мог держаться, облегчая тем самым положение русской Маньчжурской армии. Ко дню капитуляции в составе гарнизона числилось 32 400 человек, в том числе 5809 раненых и больных, 2994 лошади, 610 исправных орудий (из них 287 морских), 9 пулеметов, 207 855 снарядов различных калибров (не хватало только снарядов крупных калибров).