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1915年1月28日，战争令下达到东北军总部时，第三军、第十二军主力已全面突破了日军普兰店封锁线。这两个军是东北军中战斗力最强的部队，拥有7个列装了全军最先进武器的满员步兵师，在第一重炮兵团780多门火炮的集中支援下，将仓促迎战的日军一线守备部队第9师、第15师打得溃不成军，一天一夜歼敌11000余人，以迅雷不及掩耳之势直扑金州。
金州地处辽东半岛南端的狭窄地带，是陆上通往旅顺的咽喉，战略地位十分重要。金州的日本守军是两个重装师，加上从一线败退下来的日军，共三万多人、351门火炮。日军把防御重点放在控制金州的南山（扇子山）上，由关东军中最精锐的第15独立师一部驻守。2月3日晨，解放军在猛烈炮火的掩护下发起对金州和南山的强攻。
守卫南山的日军极为顽强，凭借着居高临下的地理优势，以密集的交叉火网和坚固的防御工事为依托，使解放军攻坚部队付出了沉重代价。当一波又一波中国军人呐喊着冲向日军阵地时，迎接他们的是密如雨点的机枪子弹，战斗变成了屠杀。但战士们不为尸山血海所动，毫无畏惧决死冲锋，次日下午南山阵地终被攻克。此时，中国军人的伤亡已超过了4000，以至上报伤亡数字时，第三军军部竟认为多写了一个零。
南山攻坚战使解放军付出了沉重代价，也敲醒习惯于自我陶醉的日本武士。面对着这样一支拥有顶尖装备而又视死如归的军队，没有人不从心底里发出震颤。愤怒的中国军队从东西北三面步步紧逼，在空一师的协同打击下，对整个金州外围展开了更彻底的清洗。日军关东总督大岛义昌深知双方军力悬殊，死守金州绝不可取。为保存实力，下令金州、大连方面守军全部撤退，集中所有力量保卫辽东半岛上的最后一座重镇——旅顺要塞。
旅顺是中国乃至亚洲最重要的战略据点之一，地处辽东半岛最南端，三面环海，仅北面陆路与大连相连，与胶东半岛隔海相望。旅顺口海军基地则更是扼