?为适应侵略战争的需要，沙俄在抢修中东铁路的同时，又采取各种手段，控制东北地区的内河航运、公路交通以及外海通路。
当时，东北三省的额尔古纳河、黑龙江、乌苏里江、松花江等主要河流及其支流的航运，几乎均被沙俄所垄断。沙俄“阿穆尔汽船公司”拥有各种运输船三百余艘。其中有专为适合松花江航行而建造的汽船；有由十三艘大型汽船组成的运载量达一万五千余吨的海上运输队。
在1900年4月，中东铁路千余公里的路基和大部分铺轨工程已经完工，中东铁路支线除中段二百余公里外，也已竣工。至此，沙俄几乎完全控制了我国东北地区的交通命脉，为战时运送兵员和军需物资创造了条件。
为了实现鲸吞我国东北三省的野心，沙俄还加紧进行大规模入侵的军事准备。自中日甲午战争以后，沙俄在我国东北边境地区的兵力日益增加，到1900年6月初，统辖黑龙江以北、乌苏里江以东大片地区的沙俄阿穆尔军管区，已有兵员九万八千余人，马一万五千余匹。
除要塞及留守部队外，这些部队大部驻扎于我国东北三省当面的俄国各边境城镇，如海参崴、双城子（今乌苏里斯克）、伯力（今哈巴罗夫斯克）、海兰泡（今布拉戈维申斯克）、赤塔等地，直接窥视和威胁清军行动。
与此同时，沙俄还加强了旅顺军港的建设，使其成为具有一定独立作战能力的军事基地。至1900年7月初，沙俄驻旅大兵力达两万三千三百余人，游弋于黄海、渤海的各种钢铁军舰达四十一艘，水雷艇三十艘，控制了从黄海经朝鲜海峡及日本海抵海参崴的通路，沟通了南北各据点间的联系。
从1900年6月初开始，沙俄最高当局即密切注视着我国直隶地区义和团运动发展的趋势，寻找进攻我东北三省的时机和借口，同时加紧进行战争准备。
6月8日，沙俄政府宣布关东一带进入战争状态，命令军队作好临战准备。
6月15日，陆军大臣库罗巴特金命令驻伯力的阿穆尔军事总督格罗杰科夫中将，制订进攻东北义和团及清军的作战计划。
6月17日，八国联军侵占大沽，沙皇尼古拉二世便于6月23日宣布，首先在阿穆尔军管区进行战争动员，全区进入战争状态，并立即编组先遣军。接着，在沙俄亚洲部分的西伯利亚、土耳克斯坦军管区以及欧洲部分的某些地区进行战争动员。
7月6日，尼古拉二世宣布自任俄军总司令，陆军大臣库罗巴特金任总参谋长。不久，沙俄陆军部下令将原驻阿穆尔地区的西伯利亚军改编为西伯利亚第一军，并将新征调的部队进行统一编组和部署：西伯利亚第一军：集结于旅大、海参崴。作战部队约三万四千三百余人，计有步兵四个旅（共三十二个营）、骑兵十四个连、工兵一个营又一个连、炮兵两个营又六个连（装备各种火炮九十六门）。
西伯利亚第二军：集结于伯力。作战部队约三万六千二百余人，计有步兵四个旅（共三十二个营）、骑兵一个混成师（共二十七个连）、工兵一个营（一说一个营又两个连）、炮兵两个营又七个连（装备各种火炮九十门）。
西伯利亚第三军：集结于赤塔、涅尔琴斯克（原尼布楚）等地。作战部队约三万一千三百余人，计有步兵四个旅（共二十八个营）、骑兵一个师（共二十五个连，其中有一个装备六门炮的骑炮连）、工兵四分之三个营、炮兵九个连（装备各种火炮七十门）。
登陆军：集结于海参崴、双城子。作战部队约三万三千七百余人，计有步兵四个旅（共三十二个营）、骑兵十三个连（一说十一个连）、工兵一个营又一个连、炮兵三个营又一个连（装备各种火炮七十八门）。
以上共有作战部队约十三万五千余人，火炮三百二十八门。此外，各要塞和军区尚有留守部队四万余人。
7月14日，八国联军攻占天津之后。清廷因京城危急，已无力顾及东北三省的危局。沙俄陆军部抓紧这一时机，分别于7月18日和22日（俄历7月5日和9日）致电在伯力的格罗杰科夫和在旅顺的阿列克谢也夫，指示俄军三路从北部（铁岭以北，含吉林、黑龙江省）、一路从南部（盛京省）进攻中国东北地区：北部由西伯利亚第二军、第三军及登陆军一部担任主攻，司令部设于伯力，阿穆尔军事总督格罗杰科夫中将任总指挥；南部由西伯利亚第一军及登陆军一部担任主攻，司令部设于旅顺，关东省（沙俄擅自设立）总督阿列克谢也夫海军中将任总指挥。沙俄陆军部作战指示的要点是，多路出兵，攻取齐齐哈尔、哈尔滨、吉林、长春、奉天等重要城市，以实现分进合击、速战速决，迅速夺取东北三省的战略目的。经格罗杰科夫和阿列克谢也夫建议对上述方案作某些调整，沙俄陆军部最后决定按下述五路部署进攻：西北路：以集结于赤塔、涅尔琴斯克的西伯利亚第三军一部为主力，越过阿巴该图，向东南进攻呼伦贝尔（今海拉尔市）、齐齐哈尔，尔后会同北路俄军及东北路俄军一部，向吉林、奉天推进。
北路：以集结于海兰泡的西伯利亚第三军一部为主力，渡过黑龙江，向南进攻瑷珲（今爱辉南）、墨尔根（今嫩江）、齐齐哈尔，尔后会同西北路俄军及东北路俄军一部，向伯都讷（今扶余）、长春推进。
东北路：除派兵一部支援海兰泡俄军作战外，以集结于伯力的西伯利亚第二军为主力，沿黑龙江、松花江水路，向西南进攻三姓（今依兰）、呼兰、哈尔滨，与“护路队”里应外合攻占哈尔滨后，分兵一部向东进攻宁古塔（今宁安），另一部向西助攻齐齐哈尔，尔后会同西北路和北路俄军，向吉林、奉天推进。
东南路（分两个方向进攻）：一部以集结于双城子、海参崴的西伯利亚第一军及登陆军为主力，向西进攻牡丹江、叶河宁古塔；另一部从克拉斯基诺出发，向西进攻珲春、鄂摩和。尔后合力向吉林、奉天推进。
南路：以集结于旅大的西伯利亚第一军和登陆军一部为主力。一部从水路进攻营口（今营口市）；另一部从陆路进攻熊岳、盖平（今盖县）。尔后向辽阳、奉天推进，并在铁岭同北部战场的四路俄军会合。
在部署上述五路进攻的同时，沙俄政府又向我东北三省铁路沿线增派“护路队”，使其由原来的六千余人增至一万一千人，借以牵制东北三省清军的行动，策应各路俄军的进攻。
正当沙俄剑拔弩张，准备向我东北地区发动大规模武装入侵之际，关内战事十分吃紧，因此，东北三省只能依靠原有驻军和防御设施，抗击入侵之敌。
至1900年6月止，东北三省共有防、练军一百一十七营三哨。其中盛京省五十二个营，吉林省二十九营三哨，黑龙江省三十六个营。按编制计算，总数可达五万八千余人，但实际不足五万人。以后各省又进行扩兵，人数稍有增加。此外，东北地区尚有四万四千余名战斗力很低的八旗兵。这些清军装备的武器，除一部分由国外进口、内地拨给和吉林机器局仿制的毛瑟、曼利夏步枪及克虏伯、格鲁森火炮外，还有不少抬枪、抬炮及其它旧式火炮。
除清军外，东北三省还有义和团及人民群众协助清军抗敌。但义和团运动的规模不如关内，力量没有关内强，组织更为分散，所以难以承担较大的作战任务。
东北三省的将军及其他军政要员，在如何对待沙俄入侵这一重大原则问题上，存在着根本的分歧，严重地影响了战争准备。
黑龙江将军寿山，在沙俄重兵压境，形势危急之际，多次上奏朝廷，历陈沙俄“乘我畿辅危急，日为增兵之谋”的种种事实，认为战争不可避免，提出了“不得不战”、“不可不战”、“不可失机”等抗战主张。他还分析了抗战的有利形势，认为：甲午战争以后，人们“负痛方深”；义和团的兴起，足见民心对沙俄之忿恨；在军事上，可扼守陆路要地，以静待动，截击深入我境、前后不能相顾的俄军。为了集中力量守卫边防，他建议朝廷“先清内患”，对沙俄“护路队”采取必要的防范措施。盛京副都统、育字军总统晋昌，积极支持寿山的主张。他建议三省联为一气，并力抗战。伯都讷副都统嵩昆，也赞同寿山等人的抗战主张。
但是，吉林将军长顺和盛京将军增祺，却极力反对寿山和晋昌等人的正确意见，认为“当此各国合谋，何可再树一敌”，主张对沙俄的进*实行不抵抗主义。
由于分歧，三省无法进行统一部署。主战的黑龙江将军寿山，只能调派本省的力量，加强战略要地的防御。
1900年7月8日，沙俄阿穆尔总督格罗杰科夫以“护路”为名，要求将数千俄军经瑷珲、齐齐哈尔运往哈尔滨。寿山严词拒绝了沙俄侵略者的无理要求，并积极进行临战准备。他奏请清廷分别委任瑷珲副都统凤翔、呼伦贝尔副都统依兴阿、通肯（今海伦）副都统庆祺为北、西、东三路翼长，分别指挥三路战守；委任安徽候补知县程德全为行营营务处，负责来往联络。此外，还向清廷请求调拨粮饷，商请盛京、吉林两省匀拨枪械弹药等物，准备抗击沙俄的进攻。
畏敌怯战的吉林将军长顺则根本不作临战准备。练军六营约三千人仍然分布在各城镇；新募五营散驻于铁路沿线；主力靖边防军十八营三哨，分布在三姓、宁古塔、珲春等七个城镇。
同时，长顺还在6月底7月初以“奉旨招练”为名，对伊通、宽城子、伯都讷、哈尔滨一带的义和团进行严密控制，并遣散铁路沿线的大量民工。此外，对哈尔滨等地的沙俄“护路队”不采取任何防范措施，任其在哈尔滨至双城子的铁路以及松花江沿线自由往来。
由于晋昌的积极主战及义和团斗争的影响，盛京省作了一定的防御准备：西部由仁字军、奉军共八营两哨驻守锦州、山海关一带；北部由仁字军、奉军共六营驻守开原、铁岭一带；东部有四营清军驻守凤凰岭、岫岩一带；南部由晋昌自率育字军十余营驻守熊岳、海城一带。
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