日军土兵雪中行军,有的鞋磨破,以至双脚鲜血淋漓。由于补给困难,有的大队没有冬装,只能穿上白色的夏服裙,在寒风中瑟缩着身子行军,并用冻成冰坨的米饭和梅干果腹。注7岫岩以南群山重叠,土门子岭和万全岭尤为险峻,日军士兵感到前程险恶,情绪十分低落。如果有清军深入敌后进行袭击,或击敌于半渡,或伏兵于险要,那末日军第三师团能否顺利地北进,恐怕是大成问题的。直到八日,日本第三师团才抵达岫岩。
十二月九日,第三师团长桂太郎中将下令,将部队划分为三部分:右翼支队,以第五旅团长大迫尚敏少将为支队长,包括步兵第六联队(缺一个大队和一个中队),步兵第十八联队(缺一个大队)、骑兵第一中队(缺一个小队和大孤山至岫岩间的通信骑兵)及野战炮兵第三大队(缺一个中队)。左翼支队,以步兵第十八联队长佐藤正大佐为支队长,包括步兵第十八联队之一个大队及骑兵第一中队。主力纵队,以第六旅团长大岛久直少将为前卫司令官,包括步兵第七联队(缺一个大队),骑兵第三大队本部及第二中队(缺一个小队)。主力由桂太郎师团长亲自指挥,包括步兵第十九联队本部(缺一个大队)和一个大队,步兵第六联队之一个中队、骑兵第二中队之一个小队,以及野战炮兵第三联队本部和第二中队(包括大队本部)。同一天,桂太郎下达了进攻析木城的命令:右翼支队向北直插牛心山,再向西挺进析木城;左翼支队进至析木城西南之下八岔沟附近,对盖平方向实行警戒,以掩护主力纵队之左翼;主力纵队过大偏岭,合营于王家堡子,次日经小偏岭、小孤山,出于析木城之南。由于两翼支队道路迂回,因此于当天下午即行开拔。主力纵队则迟至十日晨出发,当天宿营于王家堡子,其前卫则宿营于前方的瓦房店。
当时,驻守析木城和海城的清军有:奉军步队八营,马队四营,炮队一营,由总兵聂桂林统率;盛字练军四营,由侍卫丰升阿统带;原牙山仁字军步队二营,由总兵马金叙统带;希字军(大同军)步队七营,马队一营,由总兵蒋希夷统带。共计二十八营。清军兵力不能算少,如能部署得当,指挥得力,是可以一战的。但是,清军四统领不相系属,缺乏统一的指挥,不可能真正协同作战。在四军中,聂桂林、丰升阿二军不但毫无战斗力,而且军纪荡然,&ldo;闻风即溃,骚扰不堪&rdo;。蒋希夷和马金叙称&ldo;此军有不如无&rdo;。注8于是,诸将互相观望,既未能及时激励士气,也无坚守的决心。对此,日本方面是完全了解的。日谍的报告即指出:&ldo;清军连战连败,士气沮丧,无复决战之勇。虎山大败以后,兵备未整,大孤山、岫岩弃而不守,海城之守备不甚坚。&rdo;注9聂桂林等军被派赴析木城驻守时,并未认真构筑防御设备,只不过是每日远出马队以行警戒而已。直到探悉日军由岫岩北进时,这才仓促在析木城以南和以东布置阵地,清军的分工是:
奉军:主要兵力分驻于析木城南的龙凤峪、嘎大峪、樱树沟等处及山城子西方高地,并近马队一哨在二道河子附近担任警戒;析木城东的东大岭和潘家堡子也驻有两营,为全军之左翼。
盛字练军:扎于奉军背后的姑嫂峪、朱家堡子一带,以备接应。
希字军:驻守下八岔沟,并派一部至小井子西方高地防守,为全军之右翼。
仁字军:驻守析木城。
十二月十一日凌晨,日本第三师团主力从王家堡子出发,其前卫也同时从瓦房店出发。按照日军原先的计划,当天应宿营于小孤山,十二日再向析木城南清军阵地发起进攻。但是,日军侦察骑兵向前卫司令官大岛久直报告:析木城以南的二道河子没有清军,只在其附近的龙凤峪有数量不多的清军。大岛认为,析木城的守备在二道河子西侧的山间要道上,此处一旦失守,析木、海城将不战自溃。是否能够占领二道河子高地,在战术上具有重要意义。因此,他决定不失时宜地改变计划,立即向清军发起攻击。注10是日下午一时,大岛命令前卫之两个中队以急行军前进。在二道河子以南六、七百公尺处,双方开始对射。不久,日军前卫后继部队赶到,展开全部兵力,向清军阵地发起猛攻。激战中,日本第三师团参谋木神原忠诚少佐中弹丧命。
战至下午三时半,聂桂林和丰升阿决定退却,全部撤出析木城以南阵地,从析木城附近奔向海城。驻东大岭和潘家堡子的奉军两营,先于十日即遭到日军右翼支队进攻,坚持到十一日下午两点半也撤离阵地,越五道沟岭和蟒洞峪向西退却。只有驻守下八叉沟和小井子西方高地的希字军,彻夜与日军遥相对峙。拂晓前,蒋希夷见他军全撤,自己已成孤军,势难与优势敌军对抗,遂西撤至截子岭、石柱沟附近。马金叙在析木城,见前敌部队皆退,也经排路屯、钟家台撤至海城西面的坡厂、八里河子附近。
当天黄昏时,日军探骑报告,清军仍据守析木城南的下八岔沟和小井子西方高地。桂太郎认为,从地形上来说,以进攻清军右翼最为有利。于是,决定明日进攻樱树沟以南高地的清军。十二日拂晓,桂太郎根据报告,知清军右翼已撤,便又改变作战计划,决定直接进击析木城。于是,日军主力纵队由大道向析木城前进,前卫在前,师团主力在后,左翼支队经樱树沟插向析木城西,以切断清军退路;右翼支队由东路进逼,形成了三面合击的形势。但是,析木城已无清军一兵一卒。上午十时,日军不战而占领了析木城。