Боевые действия русской эскадры на море ограничились минными постановками, сторожевой службой по охране рейда, тралением, а также эпизодическими разведками, прорывом блокады и ночными поисками противника.
В августе — сентябре 1904 г. три ночных минных постановки 46 мин выполнил эскадренный миноносец «Скорый» под командованием лейтенанта П.М. Плена. Дважды по 16 мин в этот же период поставил миноносец «Сердитый» (лейтенанты А.В. Колчак и С.Н. Дмитриев). В ночь на 4 октября заграждение из 18 мин было выставлено лейтенантом В. Л. Кузьминым-Караваевым на миноносце «Стройный». 28 сентября 9 миноносцев выполнили дневную минную постановку, а ночью 23 октября 12 мин выставили два минных катера. Русские минные заграждения преследовали оборонительные цели: почти все они прикрывали приморские фланги сухопутных позиции крепости. Всего с начала войны русскими кораблями у Порт-Артура было выставлено 1442 мины, которые и нанесли наибольшие потери блокирующему флоту противника.
В августе-декабре 1904 г. на русских минах погибли один из лучших японских крейсеров 2-го класса «Такасаго» (4160 т, 23 уз), суда береговой обороны — бывшие китайские крейсер «Сай-Эн» (2300 т) и броненосная лодка «Хай-Эн» (2100 т), а также истребитель «Хайатори» (381 т, 29 уз — на минах «Скорого»). Потери на этих кораблях составили 530 человек, в том числе 50 офицеров и кондукторов. На минах подорвались и получили тяжелые повреждения крейсер 3-го класса «Акаси», истребители «Харусаме», «Оборо» и миноносец № 66. Взрыв плавающей мины у островов Эллиот 13 октября повредил броненосец «Асахи», вынужденный уйти на рейд для временных исправлений. Японский флот несколько пострадал и от навигационных аварий: 24 октября на камнях у острова Саншантас погибла канонерская лодка «Атаго». Однако все эти потери не привели к существенному ослаблению противника. Наиболее тяжелая утрата японцев — «Такасаго» — осенью 1904 г. была отчасти компенсирована вступлением в строй нового крейсера 3-го класса «Отова».
Японский флот, в свою очередь, продолжал активные минные постановки у Порт-Артура для блокады русской эскадры.
С марта 1904 г. до конца осады японцы выставили более 1300 мин. Систематическое траление рейда русскими не могло существенно снизить минную опасность. Несмотря на почти ежедневную опасную работу тралящего каравана под командованием бессменного лейтенанта М.В. Иванова, японские минные заграждения наносили потери и сковывали действия крупных кораблей эскадры. Среди причин этого были отсутствие достаточного числа подходящих кораблей-тральщиков и периодическая смена заведующих тралением и участвующих в нем офицеров. С 24 августа до 3 декабря было вытралено всего 62 мины. За август — ноябрь на японских минах погибли мореходная лодка «Гремящий», эскадренные миноносцы «Выносливый» н «Стройный», подорвались и вышли из строя эскадренные миноносцы «Разящий», «Бдительный» и «Сильный». Наиболее же существенным было повреждение на мине «Севастополя», который ремонтировался более двух месяцев.
Успех японских минных постановок, как и блокады в целом, во многом объяснялся почти полным отсутствием активного противодействия со стороны русской эскадры. При П.П. Ухтомском и Р.Н. Вирене отряды миноносцев ни разу не высылались для поиска и атаки японцев. Лишь в сентябре миноносцы «Расторопный», «Сильный» и «Скорый» совершили но одному безрезультатному походу на разведку не далее островов Мяотао. Канонерские лодки, миноносцы и минные катера ограничивались пассивной обороной ближайших подступов к внешнему рейду, который охраняли также береговые батареи крепости. Во время одного из боев у входа в гавань 29 августа лейтенант А.К. Небольсин с двумя минными катерами захватил подбитый и брошенный японцами катер с броненосца «Микаса».
Единственную атаку противника выполнил вечером 21 октября мичман Валериан Дмитриев на минном катере «Ретвизана». Отойдя на 14 миль от Порт-Артура, он обнаружил японский миноносец н выпустил в него мину Уайтхеда с дистанции не более 40 м. С катера были замечены взрыв и суматоха на подорванном миноносце, хотя японцы, признавая факт атаки, позднее отрицали ее успех.
Из-за слабой материальной базы Порт-Артура и недостатка времени не удалось привести в боевую готовность имевшиеся или строившиеся в осажденной крепости три малые подводные лодки. На две из них были даже намечены команды и командиры — мичманы Б.П. Дудоров и Б.А. Вильницкий, но в декабре 1904 г. все лодки пришлось уничтожить.
В последние месяцы осады гарнизон Порт-Артура страдал от нехватки боеприпасов и продовольствия. Для снабжения крепости, а отчасти для поддержания связи с нею русским командованием было зафрахтовано несколько иностранных пароходов, из которых только два с трудом достигли Порт-Артура и доставили некоторое количество консервов и муки. В результате отсутствия постоянной связи с главнокомандующим генерал A.M. Стессель и адмиралы в Порт-Артуре не имели реального представления о возможностях выручки крепости сухопутными войсками из Манчжурии и о сроках прибытия 2-й Тихоокеанской эскадры. Адмирал Е.И. Алексеев, а с ноября 1904 г. сменивший его на посту главнокомандующего генерал А.Н. Куропаткин, в свою очередь, находились в заблуждении относительно истинного состояния обороны Порт-Артура.
В октябре эскадренный миноносец «Сердитый» трижды безуспешно пытался прорваться из крепости с донесениями. После этого Р.Н. Вирен, И.К. Григорович и М.Ф. Лощинский решили пожертвовать миноносцем «Расторопный», который после перехода в Чифу разрешалось разоружить или уничтожить. В ночь на 3 ноября лейтенант П. М. Плен на «Расторопном» успешно выполнил прорыв, доставил донесения, а вечером того же дня подорвал свой корабль, затонувший на мелководье.
Таким образом, силы эскадры постепенно таяли в тяжёлых оборонительных боях на суше и на море. 7 ноября совещание адмиралов и командиров кораблей 1 ранга постановило сохранить неприкосновенный запас из 1000 бронебойных 6" снарядов и готовить крейсер «Баян» на случай его выхода для прорыва во Владивосток. Остальные снаряды (600 шт) были назначены для передачи крепости. Только командир «Севастополя» капитан 1 — го ранга Н.О. Эссен по-прежнему возражал против разрушения кораблей, считая необходимым «в удобный момент» выйти в море всем отрядом.
В ночь на 23 ноября войска гарнизона крепости после кровопролитных боёв были вынуждены оставить Высокую гору, стоившую защитникам 5000 убитых н раненых. Японцы, потерявшие в борьбе за Высокую до 7500 человек, немедленно установили на горе корректировочный пост, с которого хорошо просматривались все русские корабли в Восточном и Западном бассейнах. Первые же стрельбы по кораблям из 11" гаубиц с корректировкой противник начал уже 22 ноября, когда обе вершины Высокой временно оказались в его руках.
22 ноября огонь противника был сосредоточен на «Ретвизане», получившем 8 попаданий. В стоявший рядом с ним броненосец «Полтава» попал один 11" снаряд, который вызвал пожар кормового патронного погреба, а потом и взрыв 12" полузарядов. Броненосец заполнился водой и сел на грунт, погрузившись почти до верхней палубы.
На следующий день двадцатью снарядами (из них 14 11") был потоплен «Ретвизан», а в «Пересвет» и «Победу» попало по пять 11" снарядов и бомб и они получили по одной подводной пробоине. 24 ноября затонули «Пересвет» (20 попаданий), «Победа» (23) и крейсер «Пал-лада» (4). 25 ноября японцы перенесли огонь на Восточный бассейн и добились десяти попаданий в «Баян». Во избежание взрывов русским морякам пришлось затопить 8" снарядные погреба крейсера. В разоружённую канонерскую лодку «Гиляк» попало 5 тяжёлых снарядов и лодка опрокинулась. Единственный уцелевший броненосец «Севастополь» был спасён благодаря настойчивости его командира Н.О. Эссена, который добился у Р.Н. Вирена разрешения вывести корабль на внешний рейд. В ночь на 26 ноября «Севастополь» перешёл в бухту Белый волк и встал там на якорь возле самого берега вместе с канонерской лодкой «Отважный», семью уцелевшими миноносцами и пароходом «Силач». Отсутствие броненосца было не сразу замечено японцами, которые с утра 26 ноября обрушили на Восточный бассейн огонь 11" гаубиц. К 11 час. противнику удалось десятью крупными снарядами потопить «Баян». Таким образом, 1 — я Тихоокеанская эскадра перестала существовать: все её крупные корабли, кроме «Севастополя», были затоплены. Цель, поставленная адмиралом X. Того и генералом М. Ноги, была достигнута без новых потерь в крупных боевых кораблях.
Контр-адмирал Р.Н. Вирен в приказе от 26 ноября 1904 г. (он начинался обращением: «Дорогие товарищи по отряду!»), в частности, отметил: «Вы делали всё, что могли и что вам приказывали. Будьте покойны и дальше, и уповайте на Бога, продолжайте так же исполнять свой долг, как и до сих пор, и помните, что только тот может победить, кто дольше выдержит». 49 Если матросов и офицеров отряда, действительно, нельзя было упрекнуть в пренебрежении долгом, то в отношении порт-артурских адмиралов слова приказа звучали иронией. В донесении главнокомандующему Р.Н. Вирен, легко раненный во время бомбардировки 22 ноября, ограничился перечислением потерь, а И.К. Григорович, отметив тяжёлое положение команд, добавил: «Если Порт-Артур отстоим, суда подыму».
