甲午战争及“三国干涉还辽”埋下了日俄在10年之后发生战争的种子。长期以来，俄国利用地缘优势向中国扩张，不仅割走了大片土地，而且还在东北获得了各种特权，同时积极插手朝鲜。其他帝国主义列强因为距离中国遥远，且主要的利益在东南亚地区，所以默认了俄国在中国东北的优势地位。
但是日本的崛起改变了远东力量对比关系，基于同样的地缘优势，日本的扩张也指向了中国东北和朝鲜，日、俄两个帝国主义国家的冲突在所难免。1895年俄国带头搞“三国干涉还辽”，既表明俄国不会容忍日本在东北立足，也让日本开始对俄国怀恨在心。“三国干涉还辽”后，日本统治阶层以军部提出的“坚忍不拔、卧薪尝胆，图军备之充实和国力之培养，以期卷土重来”为方针，利用和煽动受到还辽刺激的国民感情，将以往“维持主权线”的“大陆政策”向“扩大利益线”转变，从而使日本和俄国围绕中国东北地区和朝鲜半岛的争夺日趋激烈。在义和团运动期间，沙俄趁机出兵占领中国东北，而且在《辛丑条约》签字之后拒不撤军，促进日俄矛盾进一步激化。
英国对俄国也很不满。当时，英俄之间在中亚的竞争非常激烈，它想利用日本的力量在中国牵制俄国，加强自己在远东的地位。日本当然更想结交这个世界头号强国。1902年1月，《英日同盟条约》缔结。条约规定：如果缔约一方与第三国发生战争，另一方严守中立，但是如果有第四国加入到第三国作战，那么缔约的另一方就要给予支援。当时法、俄之间已经有了同盟关系，所以条约对于日本的意义在于，如果它和俄国发生战争，可以把法国的力量排除在外，因为法国一旦参战，必然面临与英国为敌的问题。显然，法国并不愿意和英国打仗。
就这样，一纸英日同盟条约造成了远东新的国际关系格局，俄国被有效地孤立起来，有了条约壮胆的日本气焰更加嚣张。从1903年7月开始，日俄两国就中国东北和朝鲜问题进行谈判。直到1904年2月，谈判仍然没有实质上的进展。日本的立场是，独占朝鲜，有保留地承认俄国在东北的特殊地位；俄国的立场是，独占东北，有保留地承认日本在朝鲜的特殊地位。2月6日，日本宣布中止谈判，与俄国断交。2月8日夜，日本联合舰队偷袭了停泊在中国旅顺港内毫无准备的俄国太平洋舰队，日本不宣而战，日俄战争爆发。10日，日俄两国政府相互宣战，英、美、法、德宣布中立。
战争爆发之后，绝大多数欧洲人都认为俄国将轻松取得胜利，抛开种族偏见的成分，从整体的军事和经济实力上看，日本的确不占上风。其实，很多日本人都对此次战争抱有孤注一掷的赌徒心理。首相伊藤博文表示：
本次战争陆海军均无胜利可能。由于日本是赌一国一战，因此我眼中没有胜败。
参谋本部次长儿玉源太郎则表示：
由于本次战争胜利的可能性不大，因此如果俄军出兵1万，我军必须以3万之众迎之。总之，一开始就要以3倍之兵力力挫敌士气，寒其心胆。
海军大臣本权兵卫在回答对战争前景的估计时放言：
我首先有日本军舰可能沉掉一半的思想准备。即便如此，我军仍将获胜。
但是，貌似强大的俄国却面临着几个非常严重的问题：
一是距离战场太远。从欧洲到远东，要跨越上万公里，当时虽然已经有了西伯利亚铁路，但它是一条单轨铁路，而且在贝加尔湖被切断，所有的物资必须在湖的这边先卸下来，运到湖对岸，再装到列车上去。所以，俄国在中国东北能够部署的军事力量受到很大限制，通常把一个营的兵力从莫斯科运到旅顺港要花一个月以上的时间。而日本却可以非常容易地经朝鲜向东北调兵。战争一开始，俄国只有10万人的兵力，而日本却迅速投入了25万人。在过去的若干世纪里，俄国因为对东方享有技术优势，所以距离的远近或许无关紧要。但是，现在它所面临的对手已经拥有了同样先进的武器和技术，还有它所没有的高昂士气和忠君爱国、勇于牺牲的品质。
二是没有海上优势。日本海军拥有各种舰艇152艘（26万吨），其中联合舰队主力由6艘现代化的战列舰及6艘装甲巡洋舰组成（即“六·六舰队”）；俄国的太平洋分舰队辖舰艇62艘（19万余吨），主要作战舰艇的装甲厚度、航速以及火炮射程均不如日舰。装备的劣势再加上战术错误使俄国太平洋舰队在开战之初就丧失了海上主动权，阻止日军登陆的作战企图没有实现。太平洋舰队打算等波罗的海舰队援兵到达后再实施海上决战，可是，等到波罗的海舰队绕道好望角，经过了7个月、2万英里的航行（相当于地球圆周的2/3）到达远东的时候，俄国败局已定。波罗的海舰队在1905年5月27日的对马海战中被日本海军歼灭。此役日本联合舰队仅损失3艘鱼雷艇，俄军38艘战舰被摧毁或捕获，成为世界战史上损失最为悬殊的一场海战。
三是俄国政府和军队管理混乱、效率低下、任人唯亲。比如在旅顺港，俄国自己的军官被禁止查看要塞附近的地形，而日本参谋本部的人员化装成洗衣工和苦力却可以在炮台附近到处乱转而不受阻止。私用和军用的电话线没有分别，所以一切重要的军事通信都可以被窃听。宣战之后，沙皇的宠臣、远东大总督阿列克谢耶夫海军上将尽管毫无军事经验，却被指派为远东海陆军总司令。这一切和刚刚经过维新、正处在上升阶段的日本形成了鲜明对比。俄国失败之后国内马上就发生了革命，说明矛盾已经积累到了非常严重的程度。
四是俄国处于孤立状态。而日本却得到了英国和美国的大力支持，它们给了日本大量的军事贷款和战略物资，日本战费的将近一半是靠英、美提供的。另外，英国还表示严守同盟义务，有效地阻止了法国介入。英国还不允许俄国的黑海舰队通过黑海海峡去支援远东作战，也不让波罗的海舰队过苏伊士运河。实际上就是堵死了欧洲的俄国军事力量通过海上支援远东作战的路径。
当然，说俄国有多少问题并不意味着日本的这一场仗打得很轻松。到1905年春天，虽然日本在战场获得了重大胜利，但也付出了昂贵的代价：所耗战费15亿日元，国内金融已经接近崩溃边缘；动员兵力近110万，日本陆军的13个师团全部投入战场，服役年龄从32岁延长至37岁，后备力量几近枯竭。在很多战斗中，日军的伤亡都超过了俄军，仅旅顺战役，日本第3军就伤亡59400人，其中死亡约15400人（包括乃木的两个儿子），以致回国后在天皇为忠勇将士举行的隆重的凯旋仪式上，司令官乃木希典发言的第一句话就是：“吾乃杀乃兄乃父之乃木希典。”所以，在战争后期就出现了一种非常罕见的现象：战胜国比战败国更急于求和。在美国的调停下，1905年9月5日日俄两国在美国新罕布什尔州的朴茨茅斯签订了和约。《朴茨茅斯和约》的主要内容如下：
（一）俄国承认日本在朝鲜的政治、经济和军事上均享有“卓越之利益”；
（二）东三省的行政权应全部归还中国，日俄军队应在18个月之内撤走，但旅大租借地内的行政权及驻军皆不在此限；
（三）经中国认可，俄国将旅大租借地及其一切权益、公产等转让给日本，将长春至旅顺的“南满铁路”连同支路利权、煤矿等无偿转让给日本；
（四）俄国将萨哈林岛，也就是库页岛的南半部及附近的一切岛屿让与日本，这些地方在第二次世界大战之后才被苏联收回，而且苏联还顺手占领了原本就属于日本的北方四岛；
（五）双方均可在各自铁路线上驻扎护路兵，但每公里不得超过15名。
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