16 августа начали наступление части 1-го Сибирского корпуса, 8-го и 10-го армейских корпусов - по всему фронту 2-й и 3-й армий. Несмотря на это, Ояма одну из своих резервных бригад отправил прикрывать направление на Телин, совместно с остатками частей Нодзу. В его резерве оставалась только резервная дивизия. В течении дня русские не смогли добиться успеха, понеся большие потери. Однако уже к вечеру, из-за плеча 1-го Сибирского корпуса начал выдвижение 6-й Сибирский корпус, с целью нанесения охватывающего удара по левому флангу японцев. Вечером остатки 6-й дивизии попытались прорвать окружение, но безуспешно, большая часть японцев погибла или попала в плен, вырваться удалось немногим. В бою погибли командующий 4-й армией генерал Нодзу, и командир 6-й дивизией генерал Харуно.
В течении следующего дня части 1-го Сибирского и 10-го армейского корпусов предпринимают ряд попыток захвата японских позиций, однако все атаки русских были отбиты. В этот же день 6-й Сибирский корпус, совместно с отрядом генерала Мищенко начинают фланговый обход 3-й армии японцев. На следующий день отряд Сидорина, продвигаясь к мандаринской дороге, внезапно напоролся на крупный отряд японцев, оказавший сильное сопротивление. Бой длился около 5-ти часов, противником русских оказались 10-й саперный и обозный батальоны. Отряд Баумгартена вышел на мандаринскую дорогу, по которой отступали части 4-й армии. Как писал очевидец: ” выехав на дорогу, мы увидели толпу бредущих людей, кто-то был вооружен, кто-то нет, большая часть из них была в бинтах, некоторые валялись на обочине дороге…” . Выяснилось, что это отходит полевой госпиталь, задержавшийся с эвакуацией. Баумгартен, выслал в дальнейшее преследование 4 сотни, остальные начали оказывать помощь и организовывать эвакуацию раненых японцев. Уже после окончания войны японцы наградят Баумгартена орденом Восходящего солнца, за спасение раненых. Таким образом, из-за вынужденных задержек Баумгартен и Сидорин не смогли перехватить отступавшие части, Тэйби сумел вывести из под удара остатки своей армии. Продолжали движение вдоль мандаринской дороги на Телин 4-й и 9-й армейские корпуса. Части 2-го стрелкового и 4-го Сибирского корпусов попытались окружить 2-й и 12-й дивизии 1-й армии Куроки. Однако, несмотря на введение в бой 5-го Сибирского корпуса, попытка не удалась, вовремя введенная гвардейская бригада и пододшедшая резервная бригада из состава 5-й армии сумели восстановить положение. В этот момент можно сказать что общее управление сражением было утеряно. Штакельберг неоднократно просил главкома переподчинить ему 4-й и 9-й армейские корпуса, для схранения управления, однако тщетно. Оба корпуса действовали самостоятельно и довольно сильно стали отрываться от основной армии. 20 августа приказом главкома была создана “группа” под командованием генерала Зарубаева, состоящая из 4-го и 5-го Сибирских корпусов, 2-стрелкового и подошедшей 1-й гвардейской дивизии. Целью отряда был разгром 1-й и 5-й японских армий. Однако время, затраченной на формирование управления и подготовку наступления, с учетом подвоза припасов, позволили японским армиям отступить. Куроки, не имеющий представления о положении японских армий, учитывая растянувшийся фронт армии и получивший доклад разведки о усилении русских на участке его армии 22 августа отдал приказ об отступлении к Лидзянтуню, на соединение с армией Кавамуры. В течении 19-20 августа шли сильные бои на фронте 3-й и 2-й армий. Бои носили ожесточенный характер. 6-й Сибирский корпус сумел обойти фланг 3-й дивизии, и после тяжелого боя части 55-й сибирской пехотной дивизии заняли Чжанцзявопу, однако дальнейшее продвижение было остановлено вовремя введеным резервом. Ояма, считая, что положение японской армии на левом фланге и особенно в центре достаточно тяжелое, начал отвод тылов, пока не перекрыты пути отступления к Мандаринской и Синмитинской дорогам. Впоследствии многие будут ставить это решение ему в вину. Фактически русские не сумели достигнуть большого успеха, заняв линию обороны, наступающие выдохлись, и японцы вполне могли остановить наступление русских на запасных позициях. Положение в центре так же на этот период не было катастрофическим - заняв телинские позиции 4-я армия смогла остановить дальнейшее наступление русских. Однако Ояма решил что закрепление на запасных позициях опасно - не зная точно какими резервами располагают русскими и учитывая подавляющее превосходство русской кавалерии он опасался обходного маневра вдоль р. Ляохэ. При этом он был невысокого качества о запасных позициях, считая их недостаточно хорошо оборудованными.