此时日军已进入（或即将到达）朝鲜的部队除原第九混成旅团外，还有从元山登陆的第十旅团、第三师团的第五混成旅团及野津道贯带领的第5师团本部人马。总兵力接近20000人，除了驻守汉城及各道口、保卫交道线等无法抽调的人马外，预计能能投入机动作战的兵力约16000人。

野津道贯将这16000人马拨弄了好几番，然后将其编为四个集团。其中他自己率领的5师团主力约有5400人，进黄州方向向平壤西南进攻；大鸟旅团可机动作战的兵力有3600人，沿两京之间的大道北上，负责攻打汉城南方；立见尚文的第十旅团只有2400人，编为朔宁支队，绕道遂安一线，主攻北线；配属作战的第三师团（实际赶上作战的主力只有18联队和部分辅助兵力）编为元山支队，直插平壤后方，企图封堵清军的退路。

一切部署停当，8月21日，驻龙山的大岛旅团部份兵力出动，沿义州街道北上。

9月1日，为便于指挥，日方将第五、第三师团编为第一军，任命山县有朋为军司令官。

在日军大举北上之时，在平壤的叶志超等人仍未捣鼓出一个象样的战役方案。到了9月2日，李鸿章听闻日军出动的消息，才下令叶志超组织部队，主动占据外围要地。

叶志超等人开会研究了许久，于次日给国内发回一份回复。光绪皇帝和李鸿章一瞧，差没点把脖子气歪了：叶志超们重弹了唱了一个多月的老调，什么兵马尚未齐备，兵力不足啦，听闻敌人以海路运兵抄后路的计划啦等等。总之，就是死活不肯出平壤城——其实，他早就想溜出平壤城了，但方向却是撤退，而不是进攻。

在清政府的催促之下，9月6日，叶志超极不情愿地从各部抽出一部分兵力，前去探敌。当晚扎营休息时，忽闻敌人来攻。各营枪炮大作，打成一团。待到发现敌人距此尚远，只是虚惊一场时，死伤在“友军火力”之下的清兵已逾百人。

跟自己人打完这一仗后，清军退回平壤，再无主动出击的举动。

9月12日，山县有朋到达仁川，命令各路日军：不需等第三师团到来，按原部署向平壤攻击前进。同一日上午9：25分，大岛旅团进至大同江东岸，企图攻克设在栽松院的清军堡垒，并相机渡江。清军的毅军和盛军在西岸炮火的支援下，没怎么费劲就击退了日军这次试探性的进攻。

13、14两日，日军朔宁支队和元山支队先后赶到指定位置，野津道贯的师团主力却回渡江迟缓，未能按时赶到。大鸟义昌等人决定：有没有领导在，咱们都要按照发动攻击，让咱们“共握手于城中，以祝万岁也”。

15日四时许，平壤战役打响了。

担任正面主攻的大岛义昌将兵力分为四部，除了一户兵卫少佐的预备队外，负责中央突破的是武田秀山的二十一联队大部及其它配属部队，西岛助义中佐统十一联队大部及配属部队攻击右翼的船桥里，奥山义章少佐则负责从左翼展开渡河攻势。

与其对阵的是卫汝贵的盛军和马玉昆的毅军的共4营人马。

战斗打响后，中路的清军放弃了工事薄弱的水湾桥等阵地，退回船桥里的3个堡垒内防守。日军以野炮猛烈地轰击清军的阵地，明亮的炸点照亮了夜幕，爆裂的破处四下横飞，硝烟弥漫，扑鼻呛肺。在忽明忽暗的火光中，山呼万岁的日本兵如潮水般涌了过来，向对面的清军不断地开枪，灼热的子丨弹丨带着暗红的尾巴，呼啸着扑向远处。

清军在马玉昆等人的指挥下，沉着作战，利用工事的掩护，“拚死防战，弹丸乱飞”。设置在河对岸的清国火炮也是全力还击，炮弹在敌群中频频爆炸，人体被巨大的气浪掀上天空，又重重在砸了下来，四分五裂。

天发亮后，战斗进入了白热化状态。卫汝贵向派出了数哨的增援部队，向日军发起反击；大岛义昌亦将手头上的部队逐次投入了进攻，不断增强进攻力量。日本人冲进了壁垒内，清军立即堵上了上去。壕沟内，人们枪打刀刺，拳打脚踢，人体翻滚，血浆迸飞，残肢满地，嚎声不绝。战争，使得每一个人，都变成毫无理智的杀戮动物。

战至下午二时，日军不仅伤亡沉重，连弹药都基本打空了，又整天没有进食，士气低沉。清兵却是越打越勇，船桥里便似一道无法逾越的铜墙铁壁。大岛义昌无奈，只得下令全军后退，撤出了战斗。

此战中，清兵以1：1.6的劣势兵力，击毙了日军140人（130？），打伤290人，打出了日本人的许多“英雄事迹”，使得杉浦梅谭忍不住道：“此役不克旗下死，呜呼苦战船桥里”。可见，只要指挥官足够果敢，指挥正确，清兵并非不能打。清国在甲午战争中的失败之败，并不败于兵，并而败于将，败于那些庙堂之上的食肉者。

野津道贯由于渡河缓慢，紧赶慢赶，在大岛义昌打响战斗4个小时后才进到山川洞，随即向城西北角发动进攻。由于把守在此处的盛军和芦榆防军早有防备，日军数次攻击无果。然清军发动的二波骑兵突袭也被日军攻退，死伤130余人（日方的统计数字），两军当日便没有再发生战斗。

两路担纲主攻的日军先后被击败，损兵折将，铩羽而归，但部署在北路，以牵制、堵截为主要任务的两支队却取得了不小的战果。

当日五时正，在立见尚文的指挥下，元山、朔宁两支队约7600人向平壤城北的玄武门发动进攻。