Японцы установили на вершине горы Длинной наблюдательный артиллерийский пост, который стал корректировать огонь тяжелых осадных орудий по внутренней гавани Порт-Артура: с высоты была видна большая часть гавани и расположение в ней Тихоокеанской эскадры. Вражеский огонь сразу же стал более эффективным, и русским кораблям пришлось приблизиться для якорной стоянки к самому берегу.

Предвидя новый штурм крепости, ее защитники начали инженерные работы по укреплению гор Высокой и Плоской. Потеря первой из них грозила полным уничтожением порт-артурской эскадры, так как с горы наблюдалась вся внутренняя гавань. Продолжалась установка на сухопутном фронте орудий, снятых с кораблей. За август — сентябрь моряки создали 38 новых батарей и 23 прожекторных поста. Всего на берегу было установлено 225 корабельных орудий, преимущественно малых калибров, которые обеспечивались корабельными расчетами и боевыми припасами. Установка морских орудий была как нельзя кстати: в крепостной артиллерии выбыло из строя немало орудий. Большой бедой стало то, что чугунные снаряды к 275-миллиметровым гаубицам часто рвались в стволе или тотчас же после вылета из канала ствола.

При отражении вражеских штурмов хорошо показали себя гранаты, которые изготовлялись в Порт-Артуре кустарным способом. Для них использовались гильзы от снарядов, главным образом 37— и 47-миллиметровых, которые начинялись сухим пироксилином; для воспламенения служил бикфордов шнур. За один день в крепости производилось до 300 таких гранат. Ввиду большого веса — до 2 килограммов фанаты применялись только для ближнего боя, поскольку бросить ее можно было только на 20 — 25 шагов. При разрыве такая самодельная граната давала много осколков, нанося врагу большой урон.

Осаждавшие повели методический обстрел фортов и укреплений крепости из 11-дюймовых гаубиц. Снаряды огромной разрушительной силы в случае прямого попадания пробивали бетонные своды, потолки и стены казематов. Один из таких неразорвавшихся снарядов пробил две палубы на эскадренном броненосце «Полтава». Неприятельская артиллерия потопила в гавани канонерскую лодку «Забияка» и пароход «Новик». Транспорту «Ангара» после попаданий двух снарядов удалось выброситься на мель. Японские саперы день и ночь рыли, подводя к укреплениям Порт-Артура (прежде всего к форту № III и укреплению № 3) сапы, параллели, траншеи и ходы сообщений.

Неприятельским саперам удалось подобраться ко рву перед фортом № III. Они стали готовить проходы через него для атакующей пехоты. К немалому их удивлению, связки соломы и земля, которые они сбрасывали в ров по ночам, за день куда-то исчезали. Это делалось защитниками форта через подземный ход, о существовании которого японцы даже и не подозревали.

Японцы попытались взорвать форт № II (самый мощный в крепости), подведя с большим трудом к нему минную галерею. Однако эту работу защитники форта своевременно «услышали» и незамедлительно начали устройство двух контрминных галерей. Затем, когда был отчетливо слышен звук работы вражеских саперов, японская галерея была разрушена взрывом.

К началу ноября в Порт-Артуре стали подходить к концу запасы провианта, прежде всего свежего мяса и солонины. На человека стали выдавать по трети фунта конины, и то только два раза в неделю. Оставшиеся лошади требовались для подвоза на передовую боевых припасов и прочих грузов. Хлеба было еще достаточно, его выдавали по 3 фунта на день на человека. Из продажи исчезла махорка.

В осажденном гарнизоне, кроме свирепствовавшей ранее цинги, появились тиф, дизентерия и другие заразные болезни. Крепостной госпиталь и полковые лазареты были переполнены больными и ранеными. Если боевые потери в октябре составили 87 офицеров и 3407 солдат, то потери от болезней — 51 офицер и 2432 солдата. В отдельные дни цинга вырывала из рядов защитников Порт-Артура больше людей, чем снаряды и пули.

Токио потребовал от маршала Оямы и командующего осадной 3-й армией взять Порт-Артур во что бы то ни стало. Приближался день рождения божественного микадо — 21 октября, и овладение русской крепостью было бы лучшим подарком императору Страны восходящего солнца. В Токио было решено отправить под стены Порт-Артура последнюю, 7-ю кадровую дивизию императорской армии.

С утра 13 октября началась усиленная трехдневная бомбардировка укреплений Восточного фронта, одновременно обстреливались город и гавань. Никогда ранее русская крепость не несла столь больших потерь и разрушений от огня неприятельской артиллерии. В дневнике Рашевского о третьем штурме Порт-Артура записано:

«Особенно сильно обстреливался форт 2, одним из выстрелов станок канонирской пушки, стоявшей у переднего фаса форта, переброшен через весь форт, к горжевой казарме, другой попал в верхнюю часть бетонной арки входных ворот форта № 2, разбил ее, разорвался внутри (каземата, при этом пострадали 12 человек. — А.Ш.), уничтожил три пулемета и минный аппарат. Два снаряда попали в казарму, один пробил бетонный свод…»

Защитники Порт-Артура с началом третьего штурма крепости могли выставить на передовую не более 18 тысяч человек. Во многих ротах сибирских стрелков в строю оставалось менее 50 бойцов.

В последний день артиллерийской подготовки японские батареи выпустили по крепости свыше 20 тысяч снарядов, из них 1800 самого крупного калибра — 11-дюймовых. Кроме того, было выпущено несколько тысяч шрапнельных снарядов для поражения живой силы. Только после того, как русские укрепления получили сильные разрушения и была ослаблена сила их обороны, Ноги в 12 часов дня отдал приказ начать генеральную атаку. Главный удар наносился по форту № III.

Крепость, молчавшая с самого утра, встретила штурмующую японскую пехоту, которая шла вперед в пяти колоннах (еще две находились в резерве), ружейными залпами и предельно интенсивным огнем из всех исправных орудий. Из внутренней гавани била крупнокалиберная артиллерия эскадренных броненосцев и крейсеров. На этот раз японцы настолько близко подвели свои траншеи к русским укреплениям, что вскоре во многих местах начался яростный рукопашный бой.

Штурмующим первоначально сопутствовал успех. В русские окопы на флангах литерной батареи «Б» пехотинцы 22-й японской бригады ворвались с налету, но, осыпаемые снарядами с соседних фортов, отхлынули на исходные позиции. На смену им из параллелей поднялась новая волна атакующих японцев, и на батарее начался жестокий рукопашный бой. Дрались штыками, саперными лопатами, камнями. На помощь штурмующим подходили все новые и новые подкрепления.

Когда положение казалось уже безнадежным, на литерную батарею «Б» прибыли моряки: команда с «Пересвета», два взвода с «Полтавы» и полурота с «Амура». Забросав японцев ручными гранатами, моряки-десантники ударили в штыки. В окопах образовались завалы из вражеских трупов. Вражеские пехотинцы отступили от батареи, укрывшись в своих траншеях.

Почти такая же участь постигла атакующих японцев и на Куропаткинском люнете. Его обороняли 224 человека с шестью малокалиберными пушками и двумя пулеметами. Но еще до атаки от артиллерийского огня из строя выбыла половина солдат и офицеров и были подбиты три орудия и оба пулемета. Тем не менее, когда в полдень батальон вражеской пехоты в колоннах поротно поднялся в атаку, до бруствера люнета дошли и залегли в ямах очень немногие. Рукопашные бои на люнете продолжались до двух часов ночи, пока японцы не получили приказ отступить.

Под фортом № III штурмующим откровенно не повезло. Одна из четырех атакующих колонн успешно дошла до рва, сосредоточилась там, но многочисленные штурмовые лестницы оказались слишком короткими. Под огнем защитников форта японцам пришлось отступить изо рва на исходные позиции. Однако другие колонны японцев несколько раз под огнем защитников форта поднимались в атаки. В бою гарнизон форта вышел победителем во многом благодаря личному героизму его коменданта капитана Булгакова и зауряд-прапорщика Захарова.

Но подлинным героем ожесточенного боя за форт № III стал комендор с эскадренного броненосца «Севастополь» Николай Хохулин. Он бесстрашно расстрелял в упор из пулемета «максим» вражескую штурмующую колонну и пулеметным огнем загнал ее остатки в ров. После этого японские пехотинцы возобновлять атаку не решились.