沙俄在这次八国联军侵华中野心极大。早在此前的第二次鸦片战争中，沙俄就趁火打劫，逼迫清廷与之签订了《瑷珲条约》，强占了我国黑龙江以北，外兴安岭以南60多万平方公里的土地。1898年又迫使清廷同意，修筑了中东铁路，扩大了对中国的政治、经济侵略。在八国联军侵华中，它首要的战略目标就是侵占中国的东北三省。当义和团在津、京、直隶、山东蓬勃发展时，辽宁的盛京、营口、岫岩、熊岳等地都发生过驱逐传教士和烧毁教堂的群众斗争，乃至发生捣毁中东铁路车站和拆毁铁路的事件。沙俄便以保护铁路和镇压暴乱为名，调集17.7万多军队，分多路进攻东北三省。
1900年7月，沙俄在海兰泡和江东六十四屯进行了惨绝人寰的大屠杀。海兰泡原名孟家村，位于黑龙江北岸精奇里江口之西，历来为中国所有，1858年《瑷珲条约》签订之后，被沙俄霸占，并改名为布拉戈维申斯克。1900年7月6日，沙俄阿穆尔州军区司令格里布斯基下令屠杀这里的中国人。7月15日下午沙俄军队封锁黑龙江，军队冲进村里驱赶和逮捕这里的所有中国人，闯进家里进行大肆抢掠，凡有反抗者立即杀戮，7月17日沙俄军队又将五六千中国人驱赶至黑龙江边，对手无寸铁的中国人刀劈斧砍，大多数人被砍杀而死，另一部分则被赶入江里淹死，只有80多人泅水过江生还。据《瑷珲县志》记载，当时的惨象令人目不忍睹：“俄驱无数华侨，圈围江边，喧声震野。细瞥俄兵各持刀斧，东砍西劈，断尸粉骨，音震酸鼻。伤重者毙岸，伤轻者死江，未受伤者皆投水溺亡，骸骨漂溢，蔽满江畔。”海兰泡大屠杀自7月17日始至21日，共屠杀中国人达六七千人。
海兰泡大屠杀之后，沙俄又对江东六十四屯进行了大屠杀。江东六十四屯是黑龙江东岸，海兰泡以南，南北约140里，东西约七八十里的一片土地，历史上曾有64个中国居民村屯，因此得名。即使在《瑷珲条约》中也规定中国对江东六十四屯有权管辖，中国居民有永久居住权。海兰泡大屠杀后，江东六十四屯村民纷纷渡江逃往隔江的瑷珲。7月20日晚，一支沙俄哥萨克骑兵追至渡口，对正在渡江的中国人开枪射击。格里布斯基还亲率骑兵赴江东六十四屯，焚烧房屋，驱赶小国人渡江，被迫溺水而死的中国人也达数干人，江河浮尸漂溢，鲜血染红了水面。随即江东六十四屯被沙俄霸占。对这次大屠杀，无产阶级的伟大导师列宁曾给予愤怒的谴责：侵略军“杀人放火，把村庄烧光，把老百姓驱入黑龙江中活活淹死，枪杀和刺死手无寸铁的居民和他们的妻子儿女”。
沙俄霸占了海兰泡和江东六十四屯后，便大举进攻瑷珲。瑷珲是我国黑龙江北路防务要镇。8月1日，沙俄苏鲍齐奇中将指挥几千俄军分两路包抄瑷珲北边的门户黑河屯，经过激战，俄军占领了黑河屯，清军退守瑷珲城。8月4日俄军万余人分三路包抄瑷珲。当时驻守的黑龙江将军寿山和瑷珲都统凤翔都是爱国将领。沙俄早在7月初就曾向寿山提出借路瑷珲和齐齐哈尔，欲将集结在海兰泡附近的俄军调往哈尔滨以“保护铁路”，当即遭到寿山的严词拒绝。7月15日俄舰从江面上炮击瑷珲卡伦山阵地，在炮火掩护下俄军企图偷渡黑龙江，寿山率守军猛烈还击，俄军未能得逞。8月初。俄军数万人以猛烈炮火攻击，瑷珲失守。
8月中旬守军与俄军在北大岭上展开殊死搏斗，凤翔用诱敌深入战术，使俄军进入8华里深的山坳，然后伏兵三面出击，一齐开火，打得俄军抱头鼠窜，在追击敌军中风翔不幸中弹，三次坠马，仍顽强指挥战斗，终于壮烈殉国。在危急时刻，寿山向清廷、盛京和吉林求援，但杳无音讯。18日寿山接到清廷与俄军议和的电报，怒不可遏。27日俄军攻入省城齐齐哈尔，次日俄军要求面晤寿山，寿山悲愤交集，深感身为将军而不能保卫疆土，无颜见黑龙江父老，于是写下遗书，建议朝廷招民开荒，巩固边防，嘱咐继位将军修内政，御外侮；并写信给沙俄将军斥诫勿杀害百姓。然后，穿好朝服，戴好朝冠，从容卧于灵柩之中，用手枪自杀殉职，年仅41岁。
在俄军北路军血洗海兰泡和江东六十四屯时，东北路军由阿列克塞耶夫率领，乘轮船22艘、拖船56只。由伯力出发，沿黑龙江溯流而上进攻吉林。7月25日俄军攻抵三姓，三姓是吉林的防务重地，守军和当地群众与俄军展开激战，打死俄军100多人，击毁俄船两只，但因寡不敌众，三姓失守。俄东路军由契耶莫夫少将和艾古斯托夫少将率领，分别由双城子和波谢特湾出发，进攻宁古塔和珲春，宁古塔和珲春与三姓同为防务重镇，7月3日珲春失守，8月29日宁古塔失守。
尔后，俄军大举进攻吉林城，吉林将军长顺是个贪生怕死的投降派，当黑龙江危急寿山向他求援时，他坐视不救。此时大兵压境，他急忙派员与俄军议和，9月22日俄军进抵城下，长顺亲率文武官员出城迎敌，为俄军接风洗尘，吉林城不攻自破。于是整个吉林省陷于俄军之手。俄军大肆烧杀抢掠，奸淫妇女，许多城乡一片废墟，令人发指。
俄南路军由佛莱舍尔少将率领，从旅顺分陆路和海上向营口、海城、熊岳、盖平进犯。7月15日俄军北攻海城，海城知县凤鸣和爱国将领承顺率清军和义和团2000人英勇抵抗，击退俄军，并消灭敌军70多人。而后经多次激战，俄军也未能攻下海城，但承顺却壮烈殉国。8月4日沙俄米申科的“护路队”进攻营口，营口海防同知刘朝均不战而逃，部分清军和义和团英勇抗敌，但寡不敌众，营口失守。8月10日佛莱舍尔集中兵力分三路攻海城，守军在从盛京赶来支援的统帅晋昌的指挥下顽强抵抗，至8月12日海城终于失守。
9月下旬南路俄军2万多人集结在辽南，后分兵三路向整个辽沈进犯，北路军也南下增援，辽沈危在旦夕。9月23日佛莱舍尔攻牛庄，牛庄有守军数千人，但盛京将军增祺软弱无能，下令撤出牛庄，俄军紧迫不舍，致使守军惨败。9月26日俄中路军和东路军由海城向鞍山进犯，鞍山守军先行撤出车站和北面堡垒，待俄军占领后伏兵四起，步兵和骑兵一齐杀向俄军，米申科“护路队”的两个中队被歼灭大半，一中队长也被守军击毙。9月27日鞍山失守，守军退至辽阳。9月28日俄军攻占辽阳，盛京将军增祺逃窜新民，文武众官也各自四逃，晋昌见增祺已逃，只得收拾余部撤出盛京。10月1日俄军在没有任何抵抗的情况下侵占盛京，至此东北三省全部落入俄军铁蹄之下。
沙俄早就图谋霸占我国东北并将其纳入俄国版图，即所谓“黄俄罗斯”计划。俄军占领我东北三省后，有些人便急于实施“黄俄罗斯”计划，另有些人则认为为时尚早，况且在八国联军中俄国曾提出在华北撤军和不占领一寸土地。如今自己打自己的嘴巴，在联军面前也无法交待。于是决定也取法他国，扶植傀儡以建立殖民统治。10月下旬，俄军找到投降派盛京将军增棋，让他与旅顺俄方谈判，他不敢贸然前往，便派会俄语的被革职到这里的黑龙江道员周冕前往旅顺。在俄方的威逼下周冕与沙俄签订了《奉天交地暂且章程》，增棋则在文件上画了押。章程规定，名义上是将奉天交还中国，实际上则是通过傀儡政权把奉天变为沙俄的殖民地。为使殖民化扩大到整个东北三省，沙俄又出笼了《俄国政府监理满洲之原则》，要求清廷授予驻俄公使杨儒以全权大使资格，在彼得堡与沙俄谈判。1901年1月2日清廷迫于压力只得答应了这个要求。
杨儒是一位爱同外交官，他从1月4日于4月6日历时三个月与俄财政大臣维持和外交大臣拉姆斯多夫分别会谈22次。谈判开始，俄方即首先提出要杨儒承认《奉天交地暂且章程》，杨儒当即指出，未经清政府允准，在俄军威逼下被革职的官员与俄签订章程是非法的、无效的，明确表示不承认该章程，否则不能谈判正约。杨儒义正词严，此时沙俄又急于签订正约，只得在1月23日废除此章程而转入正式谈判。
在正式谈判中，沙俄官员威逼利诱，耍尽手腕，但杨儒丝毫不为所动。俄方曾提出，杨儒如果应约，俄方可为他在彼得堡购置田地、房屋，以享天年。对此杨儒嗤之以鼻，他说：“我为中国办事，中国利益我应争一分是一分，方无愧我心，方为不负我职。”俄方又提出，中国只有两条道路可走，一是迅速在条约上画押，一是与俄国决裂。杨儒毫不示弱，说宁肯决裂，清廷治罪于我，也决不出卖国家权益。当时清廷投降派李鸿章一再令他“酌量画押”，但他不顾个人安危，决意不执行清廷的卖国指令，显示了只身于异国他乡的一位爱国使者的高风亮节。在谈判中杨儒不慎摔成重伤，一病不起，但他不辱使命，得到了国内爱国人士的积极声援。最后谈判决裂，这是中国近代外交史上第一次没有在屈辱条约上签字的谈判。杨儒的爱国主义精神中国人民永远铭记在心。
