沙俄一面參加八國聯軍的侵華戰爭，一面單獨發動侵吞我國東北三省的戰爭，從開始進攻到侵佔三省主要城市，各路侵略軍會師鐵嶺，前後不到三個月。清軍失敗如此之快，原因是多方面的。
一、慈禧集團推行投降賣國政策
沙俄入侵我國東北三省之時，正是八國聯軍進攻和佔領京津地區，慈禧、光緒出京逃亡之際。慈禧集團為了保全自身的統治地位，正一意乞和。他們唯恐東北三省的抗俄行動打亂求和部署，在沙俄開始入侵東北之日，便匆忙下令壓制抗戰將領，縱容投降派鎮壓義和團，為「將來收束地步……豫為籌計」１。因此，東北三省的抗戰將領橫遭貶斥，倍受掣肘，而投降派則有恃無恐，公開推行不抵抗政策。沙俄政府正是利用英、美、法、德、日、意、奧等國用兵關內，無暇顧及東北三省的時機，抓住慈禧集團急於求和的心理，加緊收買投降派，尋找走狗，協助其從三省內部遏制、阻撓和破壞愛國軍民的反抗行動，為其大規模入侵掃清障礙，最後終於實現了長驅直入，迅速佔領東北三省的罪惡陰謀。
二、前線將領和戰分歧，不能統一指揮
東北三省的三個將軍直隸清廷，互不統屬，加之其中一人主戰，兩人主和，這就無法在三省之間建立統一的指揮機構，實行統一部署，統一指揮，統一行動，集中三省軍民的力量進行積極的抗戰，以致形成各行其是，此戰彼和的局面。黑龍江將軍壽山，雖不怕朝廷的指責，不顧長順等人的梗阻，竭盡全力進行抗戰，但兵力單薄，又無後援，終於孤掌難鳴，為敵所敗。吉林將軍長順和盛京將軍增祺，在朝廷庇護下公開進行求和活動，不但不積極備戰，反而鎮壓義和團，不准部下抗敵，嚴重影響了清軍的士氣，破壞了軍民的抗戰。
相反，沙俄政府為了統一指揮對華軍事行動，成立了以沙皇尼古拉二世為總司令、陸軍大臣庫羅巴特金為總參謀長的戰爭指揮機構，統一動員和調動軍隊，進行戰場建設，制訂作戰計劃，明確各路軍隊的作戰任務和各級指揮官的職責，協調各路軍隊的作戰行動，保證軍令暢通無阻。由於準備充分，指揮統一，因而保證了入侵計劃的順利實現。
三、邊防空虛，門戶失控
由於清廷財政虧空，無力充實邊防，致使東北邊疆防務空虛，要隘不固。三省之中，黑龍江省尤為薄弱。壽山到任之後，雖多次「整頓旗務，辦理邊防」１，但邊界太長，兵員太少，該防的要點無法防，該堵的隘口沒有堵。加上未實行招民開荒，屯墾戍邊政策，邊境人煙稀少，每平方公里只有兩人，所以民力短缺，糧餉窘絀。至於興安嶺以南，更是「地勢平衍，無險可扼」１。吉林省除了八十年代吳大澂督辦防務時對三姓、寧古塔、琿春的防務有所加強外，以後「自興修鐵路以來，邊禁、江禁均弛」２。俄船可溯松花江直逼三姓，火車可直達寧古塔。琿春與俄境接近，也曠無障阻。盛京省自旅大被沙俄強佔後，安全受到嚴重威脅。沙俄侵略者攫取了中東鐵路建築權，三省邊界的許多山口、通道，任其自由出入，清軍關卡哨所幾同虛設，衝要之地門戶失控，因而戰事一起，俄軍得以乘虛而進，迅速佔領各個戰略要地，進而控制東北全境。
四、兵力不足，部署分散
在沙俄進攻期間，三省只有駐軍一百一十餘營（八旗兵除外），約五萬人，其中有不少是新募之兵，戰鬥力很弱。五萬兵力中，參加抗戰者不足四萬。以四萬兵力抗擊十六七萬俄軍的進攻，兵力對比過於懸殊。同時，四五萬清軍又分佈於廣大的東北三省，形成極為分散的部署，因而在每一個作戰方向上，俄軍都能集中至少三倍於清軍的火炮和數倍於清軍的兵力。這就決定了清軍失敗的必然結局。在作戰中，俄軍又比較善於集中優勢火力殺傷清軍的有生力量，致使清軍每戰損失甚大。
五、裝備落後，指揮笨拙
東北三省的清軍不僅數量少，而且編製雜亂，裝備落後，訓練廢弛，素質很差。
東北三省清軍的武器裝備極為落後，不少部隊「均系以抬槍來福槍及各種土槍搭配散發」，有的部隊「即抬槍土槍亦無從搜給」１；「即分發各營之槍，持用多年，亦多窳敗，且有不堪修理者」２。戰爭開始以後，關內的武器彈藥無法運去，只有靠吉林機器製造局補給；而其生產能力有限，且又掌握在投降派手中。清廷雖曾諭令長順酌量給其它兩省調撥軍械，長順卻要求從盛京及南方各省調撥槍炮支援吉林。因此，戰爭過程中，清軍「糧餉槍械子彈均不敷用」３。而俄軍裝備精良，又控制了交通運輸網和建立了戰場物資供應基地，所以可以及時得到充裕的彈藥補給，在作戰時能以優勢的火力壓倒清軍。
東北清軍高級將領中，長順、增祺不但在政治上是主和派，在軍事上也是胸無韜略、長期未經戰陣的庸碌之輩。主戰的壽山雖參加過甲午戰爭，但在作戰指揮上表現得機械呆板。戰前，他把有限的兵力大部分散於邊境前沿，不注意充分利用地形加強縱深設防，因此，一旦前沿城鎮失守，就無法在縱深進行有效的防禦。另外，不注意利用民眾力量，配合清軍於側後襲擊俄軍，破壞俄軍的水陸運輸、物資補給，遲滯俄軍的進攻，消耗俄軍的有生力量。在這方面，還不如忠義軍靈活多變。
與清軍的情況相反，參戰的俄軍將領大多經過軍事院校的專門培養和戰爭的鍛煉，懂得近代戰爭的戰略戰術，其中有不少熟悉我國情況，是專事侵略我國東北地區的冒險家。在進攻作戰中，他們善於指揮步、騎、炮兵協同作戰，尤其善於發揮軍隊數量銳減，黑龍江省最後幾乎到了已無再戰之兵的地步。騎兵的快速突襲和炮兵的火力優勢。他們以哥薩克騎兵和騎炮兵組成快速支隊，突襲清軍陣地，使清軍倉卒應戰，措手不及。後續部隊到達後，即以優勢炮火猛轟清軍陣地，並派兵包抄清軍側後，前後夾擊，攻佔陣地。在清軍敗撤後，又以哥薩克騎兵進行追擊，達到擴大戰果，進一步殺傷清軍有生力量的目的。當然，在整個作戰過程中，俄軍也暴露了戰線長、兵力分散、翼側暴露等弱點。但是，由於清軍將領不善於以己之長，擊敵之短，俄軍的這些弱點才未充分暴露，沒有受到應有的打擊和懲罰。
沙俄動員了十七萬左右的兵力進攻我國東北三省，比八國聯軍的總兵力還多兩三萬人。其所以要進行如此巨大的賭注，是為了在得到八國共同分贓的份額之外，獨吞東北三剩由於中國人民的抗俄鬥爭和其它帝國主義國家的牽制，沙俄不得不暫時放棄獨吞之舉，但它根據《辛丑條約》勒索的賠款，卻佔清政府向各國賠款總數的29％，居各國所得賠款的首位。因此，連沙俄外交大臣拉姆斯道夫也承認，1900年的對華戰爭為「歷史上少有的最夠本的戰爭」１。然而沙俄的慾壑難填，它吞併我國東北三省之心不死，不久又增兵東北，進一步地同日本爭霸中國東北，終於釀成了1904—1905年的日俄戰爭，再次把戰爭的慘禍強加於中國人民身上。