Przestronna reda zewnętrzna przed kanałem wyjściowym była natomiast odkryta i niechroniona od strony morza. Rosja przystąpiła w 1901 roku również do fortyfikowania bazy, w szczególności tworzenia baterii nadbrzeżnych i umocnień od strony lądu, lecz prace te jedynie częściowo zostały ukończone do 1904 roku. Od strony morza zbudowano 9 baterii stałych i 12 półstałych (prowizorycznych), na których zdążono ustawić 108 dział, w tym 10 moździerzy kalibru 280 mm i 5 armat kalibru 254 mm.
Główne siły rosyjskiej Eskadry Oceanu Spokojnego stacjonujące w Port Artur składały się przed atakiem z siedmiu pancerników generacji przeddrednotów (trzech typu Połtawa, dwóch typu Pierieswiet i pojedynczych najnowocześniejszych: „Cesariewicz” i „Retwizan”), jednego krążownika pancernego i pięciu krążowników pancernopokładowych, w tym czterech dużych krążowników I rangi i dwóch II rangi. Ponadto w jej skład wchodziły mniejsze jednostki: cztery kanonierki, 22 niszczyciele, dwa krążowniki torpedowe, dwa stawiacze min i okręty o mniejszej wartości. Dowódcą eskadry był na początku wojny wiceadmirał Oskar Stark, lecz faktycznie najwyższą władzę sprawował carski namiestnik admirał Jewgienij Aleksiejew.