7月26日早晨，驻扎在火车站的俄军指挥官米申柯夫派遣四五百名士兵乘火车向牛庄进发，他们计划进攻中国道台的防卫部队设施与牛庄土城墙上的防御工事。俄国人的挑衅引起了驻守牛庄清军的愤怒，双方在土城墙上迅速交火。
经过激烈的战斗与谈判，8月4日，俄军攻占牛庄。第二天，俄国驻远东海陆军总司令阿克谢耶夫自旅顺口专程来到牛庄，立即任命俄国领事敖康福为牛庄的民政长官，以便尽早恢复秩序和贸易。与此同时，阿克谢耶夫致信各国领事，对俄国的军事行动进行解释。然而仅仅过了几天，俄国军队于8月12日又强行占领了海城。
俄国军队对牛庄等地的占领及其动向引起了西方国家强烈的反响，他们纷纷质疑俄国人的动机。为此，俄国政府也向西方各国进行了解释。8月27日，俄国驻英代办雷萨尔向英国外交部通报了俄国在中国东北地区的意图，表示俄国占领牛庄只是一种临时性的行动，俄国政府保证对牛庄这个开放口岸或对与俄军重新修筑的铁路具有利害关系的各国或国际公司的权利。