而与日军恰恰相反，此时驻守在开城的俄军在坚守了半个多月之后，虽然有8千多人的损失，但是还有1.9万余人能战，并还有大量的粮食、武器储备。
在1月16日晚上，驻守开城的俄军统帅达里昂诺夫中将收到发自海州港的自己好友德国总督卡尔·罗森达尔的电报，告知他从南浦港撤下来的阿布拉莫维奇少将，接受自己补给之后，正带着一万五多人的兵力前往开城支援开城守军。
看完这封电报之后，达里昂诺夫中将顿时又坚定了固守开城的信心，并利用海州港德国人的电报保持跟俄国支援部队阿布拉莫维奇的联络，约定1月19日下午三时一起发起对南面日军的进攻，击溃围攻的日军。
被川上操六中将派出去对付俄国溃军的日军旅团的旅团长村上泽野中佐是原来一个步兵大队大队长，原本能力水平有限，但是经过甲午一战，日军陆军精锐损失殆尽，日军又重新组建了几次师团，自己走了狗屎运被连升几级，直接跳过联队一级，提拔为旅团长，虽然没有授予少将军衔，但这也是自己刚入伍的时候想都不敢想的。只不过，让村上泽野中佐很郁闷的是，最近的新兵身体素质越来越差，而且越来越难带，不过这也是没办法，现在陆军上下都是这样。
很快日军侦察兵便又发现俄军的踪迹，但是俄军那小股部队见到日军侦察兵便往回跑。当得知这个信息，村上泽野中佐认为这股俄军真如川上操六中将所预料那样只不过一千多人的俄国溃军，所以为了争取战功，将自己军衔提上去，村上泽野中佐赶忙命令全军全速追击，殊不知他正钻进俄军布置的口袋里。
从望远镜里看到往自己布设的埋伏圈里钻得日军旅团，俄军阿布拉莫维奇少将嘴角上扬道：“这人民革命军的战法果然精妙！哈哈，我打不了人民革命军，还收拾不了你们这些东洋杂碎吗？”
阿布拉莫维奇少将作为军事观察员在人民革命军中待过一段时间，自然见识了人民革命军不少战法，包括这伏击战。所以当他发现自己部队被日军侦察兵发现时，便让部队注意隐匿，并布设口袋阵型，引诱日军清剿部队进入包围圈再全歼日军。
1月19日中午十二时，日军村上泽野旅团完全进入俄军包围圈，随着阿布拉莫维奇少将下达作战命令，埋伏在各制高点的俄军机枪、山炮齐齐开火，向日军队伍倾泻大量子弹、炮弹，日军顿时死伤惨重，只能四下寻找掩体躲避。
随后幸存的日军官兵开始依靠掩体，与俄军对射，不过很快发现俄军火力密集。双方在交战半个多小时之后，日军反击的枪声逐渐弱了下来。阿布拉莫维奇少将便下令步兵冲锋尽快清扫战场结束战斗，以便在下午三点及时配合友军发动进攻。
由于双方兵力和火力悬殊，加上最近屡战屡败的俄军需要发泄，所以日军村上泽野旅团最终全军覆没，无一人生还，而俄军只有216人阵亡，这样的伤亡比，让阿布拉莫维奇少将都笑咧开了嘴，心里安慰自己见到人民革命军就跑是对的，不是自己不行，是对方太妖孽了！
清理完战场指挥，阿布拉莫维奇少将下令全军吃下午餐休息备战，而炮兵部队则根据侦察兵提供的情报布设炮兵阵地。
1月19日下午三点，川上操六中将未见派出去的村上泽野旅团一连三个小时没有任何消息回报，心里很是纳闷，正想着要不要向小松宫彰仁亲王汇报之时，突然便听到“轰、轰”声传来，大量榴弹和实心弹砸到了自己营地附近，大量在休整的日军官兵被炸死炸伤，冲出营外一看，只见遍地上充斥着爆炸带来的硝烟，特别是距离自己一公里远的炮兵阵地，更是完全被爆炸粉尘所遮蔽，估计是阵地上弹药堆被击中发生了殉爆。
对日军阵地上的炮击来自开城的俄军守军，也来自日军侧后方的俄军援军。由于从德国海州港得到了50门新式山炮，加上俄军原有的大炮，两支俄军此时共有272门火炮，甚至超过进攻的日军，并依据开城城内俄军提供的情报，在第一时间摧毁了城外日军主要炮兵阵地，使得日军对俄军的炮击无力进行反击。
在俄军第三轮炮击之时，日军终于搞清楚了，俄国援军来了，而且人数还不少，此时在开城南面的日军主力部队已经陷入了俄军的两面夹击。小松宫彰仁亲王赶忙下令组织进攻力量向俄军炮兵阵地发动进攻，希望能够夺下俄军炮兵阵地掩护日军主力撤退。
但是一连几番组织上万名日军进攻都被俄军击溃，加上炮击的伤亡，日军已经损失过万人，小松宫彰仁亲王也判断出俄军援军不是溃军组成，而是装备精良和人数众多的正规军，于是挣扎了一会儿，才下令全军且战且退，往朝鲜首都汉城方向撤退。
俄军阿布拉莫维奇少将和达里昂诺夫中将均发现了日军主力要跑，当即都下令发动进攻冲锋。而日军这边因为大批中下级军官毫无作战经验，士兵接受训练不足，加上缺乏重机枪等反冲锋武器，顿时整条防线在俄军的冲锋下崩溃，不少日军士兵甚至转头就跑，战场呈现一边倒的现象。
日军最高指挥官小松宫彰仁亲王见大势已去，便带着川上操六中将等将官骑着马在骑兵联队护卫下头也不回等往南逃。
开城的战斗一直持续到20日下午，开城附近零散的日军才被清剿干净，这场战斗以俄军大胜为告终。从1897年1月1日起，20天的战斗，日军先后投入六个师团共7.2万人，而俄军在开城守军原只有2.8万人，再加上随后赶来支援的阿布拉莫维奇部1.5万人，共投入兵力4.3万人，在兵力上日军占绝对优势，在火力上由于得到德国的支持，俄军的火力强于日军，结果20天的战斗，日军死伤4.8万人，由于俄军此战不留战俘，最后日军只有2.4万人逃回朝鲜半岛南部，固守汉城一带防线，而此战俄军由于依靠坚固工事固守，加上阿布拉莫维奇部的奇袭，使得俄军伤亡远低于日军，有1.5万人阵亡，最后，还有2.8万俄军收获大批日军丢弃的辎重，固守开城一线。