3(16) декабря было объявлено о назначении А.Ф. Фока начальником сухопутной обороны. В должность начальника 7-й дивизии вступил генерал М.А. Надеин. Назначение Фока, не пользовавшегося после боев на цзиньчжоуской позиции, на Зеленых и Волчьих горах, доверием гарнизона Порт-Артура, было воспринято многими как дурное предзнаменование, с затаенным опасением за благополучный исход обороны. Комендант крепости генерал К.Н. Смирнов прямо сказал об этом генералу М.И. Костенко: «В скором времени вы будете свидетелем быстрой сдачи фортов генералом Фоком»²⁸. Эти прогнозы, как показал дальнейший ход событий, не замедлили подтвердиться.

Вторым долговременным укреплением, взятым японцами, был форт № III. 14(27) декабря саперы закончили прокладку минных галерей под бруствер форта. Во время взрыва на форте находилось 240 человек. Некоторые из них были придавлены обломками, многие отравлены газами. Часть гарнизона погибла. Оставшиеся в живых не смогли оказать сколько-нибудь серьезного сопротивления японцам, атаковавшим сразу после взрыва.

Падение форта № III создало для крепости критическое положение. На участке сухопутной обороны, атакованном неприятелем во время четвертого штурма, осталось лишь одно долговременное оборонительное сооружение — укрепление № 3. На овладении им японское командование сосредоточило основное внимание. С падением этого укрепления подразделения, оборонявшие Восточный фронт, вынуждены были бы отойти на еще не подготовленную вторую линию обороны. 11-дюймовые японские батареи получили бы в этом случае возможность беспрепятственно разрушать Китайскую стенку.

16(29) декабря состоялось заседание Совета обороны крепости. Из 22 участников этого заседания 19 высказались за безусловное продолжение активной обороны, за сковывание возможно больших сил противника на еще имеющихся в распоряжении русского командования долговременных и полевых укреплениях. Это было мнение всего гарнизона осажденной крепости. Лишь начальник штаба укрепленного района полковник В.А. Рейс заявил о том, что дальнейшая борьба бессмысленна, а поэтому необходимо как можно скорее начать переговоры с японским командованием о сдаче крепости на почетных условиях. Начальник сухопутной обороны А.В. Фок прямо не поддержал В.А. Рейса. Он уклончиво заявил, что возможность дальнейшей обороны зависит от того, насколько долго удастся удержать Китайскую стенку. Он также допускал возможность ведения обороны на второй и третьей линиях, а при дальнейшем сокращении гарнизона — в Старом городе. Сдача крепости, считал Фок, может быть вызвана только истощением запасов продовольствия. Председательствовавший на заседании А.М. Стессель, подводя итоги обсуждения, присоединился к мнению большинства офицеров о необходимости продолжать оборону⁴⁴.

Таким образом, заседание Совета обороны продемонстрировало полную решимость гарнизона крепости продолжать борьбу. Стессель и Фок не могли этому открыто воспрепятствовать, хотя они сами, так же как и Рейс, были настроены на капитуляцию. Об этом свидетельствует тот факт, что еще накануне заседания Совета обороны, поздно вечером 15(28) декабря, Стессель подготовил на имя Николая II телеграмму, в которой говорилось: «Сегодня, в 10-м часу утра японцы произвели взрыв бруствера форта № III… По занятии этого форта японцы делаются хозяевами всего Северо-Восточного фронта, и крепость продержится лишь несколько дней. Приму меры, чтобы не допустить резни на улицах. Цинга очень валит гарнизон. У меня под ружьем 10–11 тысяч, и они нездоровые…»³⁰ Это было открытое выступление за сдачу Порт-Артура. Факты, сообщаемые в телеграмме, далеко не отвечали истинному положению дел. Так, начальник артиллерии крепости генерал В.Ф. Белый говорил на Совете обороны, что, хотя материальная часть артиллерии сильно изношена, «снарядов еще хватает для обороны». Не соответствовали действительности и данные, приводимые Стесселем относительно численного состава гарнизона, поскольку после сдачи крепости на сборный пункт военнопленных явилось более 23 тыс. солдат, матросов и офицеров.

Между тем боевые действия и обстрел Порт-Артура японской осадной артиллерией продолжались. В 6 часов утра 19 декабря (1 января) два японских полка заняли Китайскую стенку и сосредоточились за Заредутной батареей. Под прикрытием артиллерийского огня японская пехота пошла на штурм Большого Орлиного Гнезда. Вскоре после падения Большого Орлиного Гнезда, в 15 часов 50 минут 19 декабря (1 января), Фок направил Стесселю доклад о том, что он считает невозможным дальнейшее удержание Восточного фронта. Стессель согласился с этим и приказал полковнику Рейсу составить на английском языке на имя командующего японской осадной армией генерала Ноги письмо с предложением начать переговоры о сдаче крепости. В начале 17-го часа офицер штаба укрепленного района прапорщик Малченко был отправлен с этим письмом на японские аванпосты³¹.

После отправки парламентера Стессель отдал распоряжение контрадмиралу Р.Н. Вирену взорвать в течение ночи уже затопленные броненосцы и крейсера. В 21 час 30 минут на миноносце «Статный» из Порт-Артура в Чифу были отправлены знамена, архивы и другие наиболее важные документы. Позднее, благополучно миновав японскую блокаду, ушли из Порт-Артура и прорвались в Киао-Чао (Циндао) миноносцы «Смелый» и «Бойкий», а в Чифу — «Сердитый», «Скорый» и «Властный». Успешный выход в море оставшихся в строю миноносцев и их прорыв в нейтральные порты свидетельствовал о том, что русское командование не сумело использовать возможность прорыва из Порт-Артура отдельных кораблей.

В течение ночи моряки подрывали свои корабли. Стессель не отдал никакого распоряжения об уничтожении оставшихся крепостных сооружений, о приведении в негодность орудий, боеприпасов и другого военного имущества. Но как только до личного состава гарнизона дошли сведения о предстоящей сдаче крепости, солдаты, матросы и офицеры по собственной инициативе начали сжигать постройки, уничтожать укрепления, портить орудия, приводить в негодность боеприпасы. Это было реакцией возмущенных солдат и матросов на предательство Стесселя и его окружение. Взрывы и пожары продолжались всю ночь и прекратились только днем 20 декабря (2 января) после неоднократных и настойчивых требований японского командования уже во время обсуждения условий капитуляции.

Рано утром 20 декабря (2 января) Стессель получил согласие Ноги на ведение переговоров о капитуляции Порт-Артура. Ночью и утром на отдельных участках еще шла перестрелка, но к полудню, когда в деревне Шуйшиин начались переговоры об условиях капитуляции, огонь с обеих сторон прекратился.

Уполномоченными на ведение переговоров с русской стороны были назначены начальник штаба укрепленного района полковник В.А. Рейс, начальник штаба крепости подполковник А.М. Хвостов, уполномоченный от военно-морских сил капитан 1-го ранга Э.Н. Щенснович, начальник штаба 4-й дивизии подполковник П. Дмитревский, исполняющий должность начальника штаба 7-й дивизии капитан Голован, офицер штаба укрепленного района прапорщик Малченко, уполномоченный Красного Креста Балашов и переводчик Лебедев. Рейс был уполномочен требовать, чтобы победители выпустили весь гарнизон с оружием в руках, если же японцы не согласятся, то принять условия менее выгодные, если они не будут унизительны³².

Японский уполномоченный, начальник штаба осадной армии генерал Идитти, вручил Рейсу подготовленные условия капитуляции и дал 50 минут на их обсуждение. Рассмотрев эти условия, русские представители передали японцам свои контрпредложения, в первую очередь требование выпустить из крепости весь гарнизон с оружием в руках. Но Идитти категорически заявил, что условия, предложенные им, получены из Токио и отступать от них он не имеет права. Тогда Рейс согласился принять условия японцев. В 19 часов акт о капитуляции был подписан обеими сторонами.

Согласно условиям капитуляции, весь гарнизон крепости попадал в плен. Все форты, укрепления, корабли, оружие, боеприпасы, деньги и другое военное имущество передавались в распоряжение японской армии в том виде, в каком они находились к моменту подписания капитуляции. Генералам, адмиралам и офицерам оставлялись их личное оружие и необходимые личные вещи. Обезоруженные солдаты, матросы и унтер-офицеры русской армии под командованием своих офицеров должны были явиться на сборный пункт, указанный японским командованием. Капитуляция вступала в силу сразу же после ее подписания.