在八国联军入侵中国的同时，沙俄也以镇压暴乱、保护铁路为借口，调集了十七万大军，于1900年7月底，大举侵入我国东北。旅顺的沙俄第五军也沿路北上，一路烧杀，无恶不作。在这种形势下，盛京将军增祺下令逮捕杀害了沈阳义和团首领刘喜禄、张海等人，同时致函各国驻营口领事和俄国将军，要求停战求和。沙俄并不理会增祺的求和要求，继续加紧攻势。虽经各地爱国军民顽强抵抗，但东三省主要城市和交通线还是很快被俄军占领。
9月30日傍晚，一支由300名哥萨克骑兵组成的先头部队首先进入沈阳城。第二天，俄国大部队陆续进城。俄军南路军总司令苏鲍季奇把自己的住处安排在盛京皇宫（今沈阳故宫）。俄军占领沈阳城后，大肆洗劫沈阳城。在城郊，俄军四处骚扰，“翻取财物，掠抢妇女”，农民不敢回乡种地。
在沙俄占领沈阳期间，他们把司令部设在皇宫内，时间长达两年半之久，不仅使大清王朝蒙受了巨大的耻辱，也使这座二百余年的皇宫受到了很大的损失。经事后盛京内务府官员清点，在俄军占领期间，宫内丢失和损坏的藏品多达一万件以上。仅翔凤阁就缺失大小银锭八千个，共重六千两;各种金器、金锭、金条等总计达万两以上。东七间楼缺失各项瓷器共六千三百多件，西七间楼缺失书籍墨刻等项共五百四十多件。此外，宫内供奉、尊藏的历朝帝后玉册、玉宝、《玉牌》、《实录》等亦有丢失。
在俄军占领沈阳期间，城内许多古建筑也遭到破坏，如西塔延寿寺山门、天王殿、经堂等建筑即被俄军炮火烧毁。在此期间，一队俄军，荷枪实弹闯入昭陵，狂乱射击。他们见大门紧闭，敲门不开，即砸开大门，强行进入陵寝。
昭陵总管衙门满洲八旗防御锡特恒额正在守陵，见侵略者强行闯入皇家禁地，悲愤欲绝，竟然在侵略者面前以“自缢”来表示抗议。锡特恒额家中只有一女，正值芳龄，听到父亲为国尽忠的噩耗，也投井自尽。父女双双以生命抗御沙俄的故事，一时在盛京广为流传。
祸不单行，俄军撤出沈阳不到一年，又爆发了日俄战争。日俄战争是俄国的“远东政策”与日本的“大陆政策”相互冲突的必然结果。是两个帝国主义为了争夺中国东北和朝鲜，在中国的领土上展开的一次较量。而腐败无能的清政府竟然宣布“局外中立”，允其将辽东作为战场。这场战争给东北人民带来了深重的灾难。
沈阳是日俄战争的主要战场，1905年2月19日至3月10日的奉天会战是开战以来规模最大的陆军大会战，日俄双方估计有一百万士兵投入了战斗，伤亡占总数的四分之一;投入火炮二千余门。战争在沈阳及其周边二百里的范围内展开，战火遍及沈阳四周农村和城镇，无数发炮弹、枪弹落在沈阳城周围，有的村庄被夷为平地，有的山头被削平了;人民“陷于枪烟弹雨之中”，无数生灵被涂炭，“城镇乡村人民房屋财产无不波及损失”。侵略军每到一处，“抢掠奸淫，无恶不做，妇女因此丧命的不知多少”。
奉天府尹在“道上遇见穷民数十次，有四五十一伙的，有一百多一伙的，来拦舆含冤，哭声震地”。城南魏家楼子是主战场之一，日俄两军在这里激战七天七夜，村中房屋多被炮火击毁，或被拆毁去构筑工事。双方都来抢粮、拉夫，交不出粮食、来不及走脱者多被杀害。离城约十里的一个村庄，因为没有执行俄军征粮的命令，被诬为通日，七十余人惨遭杀害。
战争使“奉天府、辽中等州县，竟至死亡山积，十室九空”。从战争焚毁的农村逃亡的大量难民如潮水般涌入城市，据统计，逃入奉天的难民总数达九万人。无家可归的狗竟以死人为食，变得像凶猛的野兽一样。“另外，由于战争，满洲大地上的景观也发生了很大的变化，最明显的是树木消失了。从前，每隔数百码就会看到的白杨、松柏和柳树丛，现在都不见了，举目四望，都是光秃秃的大地(《奉天三十年》)。”
盛京城内的损失更大。俄军在守城时，向各店铺索要财物及酒肉供给。日军占领后，一千三百六十六户商店被迫向日军“献纳粮秣费白银十万两，致使全城商店的总资本额减至五万五千两，因而影响到各钱庄、银号发行的钱票贬值或难于流通”。城内许多官房、民房，皆被俄兵占据，俄师败后，日军进城，又相继占用，迟迟不予退还。
在两军会战中，沈阳城垣和城内外古建筑也受到严重的破坏。俄军的司令部设在皇宫内，守城时，把大炮架设在城墙上，致使墙体因炮火的震动而裂缝。日军攻城前，以实胜寺作为总司令部，把城墙作为攻击的目标，几座城楼、角楼被日军的炮火轰毁，日军炸开南城墙，豁口成为攻城的突破口。
俄军退却时又放火焚烧了占据为兵营的盛京机器局、奉天大学堂，机器设备、图书仪器毁之无存。城南浑河骆驼圈码头，因为时值冬季不能出航，有五十余艘大小船只在港内过冬，俄军竟将船只全部劈作柴火烧光。
南塔广慈寺，俄军作为据点，在墙上掏枪眼，揭掉屋瓦，开瞭望孔，大殿也成了防守点。寺中的喇嘛被迫为俄军看马、筹粮。当日军突破五里河防线前，这里已经中炮数发，火光冲天，广慈寺瞬间化作灰烬，只留下突兀的南塔。西塔延寿寺继1900年的破坏后，钟鼓楼又被焚毁。城外的白塔铺塔，也被炮火击中，仅存塔基。外城的大法寺，被俄军占为兵营、马厩及收容所。
僧人的财物被抢光，大佛的镀金被剥光，门窗被劈烧火，古松被砍伐殆尽，这座数百年的佛教圣地就这样毁于一旦。其他如万寿寺、长安寺、崇寿寺等寺庙也遭受到不同程度的损坏。沈阳郊外的福陵和昭陵，是清朝皇帝的祖陵，尽管清政府呼吁予以保护，但侵略军并不予理会，二陵周围都发生过激烈的战斗。
俄军的骑兵以陵寝和古松为依托，企图阻止日军的进攻。两军激战的结果，使福陵的贵妃园寝被炸平，两陵的古松被焚毁无数。日军为了搜寻俄军，闯入正在祭奠的昭陵，清朝官员上前阻拦，竟被日军开枪杀害。
在日俄战争期间，沙俄为了搜刮中国人民的钱财，便增发巨额的钞票即“军用票”，强行在东北市场上流通使用，中国人称其为“羌帖”，“其数量颇巨，无法统计”。日军在其占领区也发放巨额“军用票”，中国人称之为“手票”。据统计，日军“在我东北各地曾发行军用票一亿九千万元”。日军还到处设卡，严密搜查，有带大洋者，则以手票强易之;“有携俄国羌帖者，轻则鞭楚，重则处死”。
日俄战争以争夺中国东北为目的，无论谁胜谁败，影响的只是他们在中国东北的利益划分，但是，受损失最严重的是东北广大人民。对战后人民自发掀起的向俄国索赔的斗争，清政府不但不予支持，反而处处阻挠。
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