日本人在旅順要塞修建的永固工事比當年沙俄軍要更堅固和可怕，在五個大型主要堡壘內部，所有的碉堡都修建了暗壕相連。
各個碉堡外面都用巖石或者混凝土澆灌修建了散兵坑和步兵壕，并在這些工事前方拉上了鐵絲網。
當年俄軍在這里修建的防御工事有很多都只是為了抵擋日軍進攻的臨時工事，防御力量和堅固程度并不靠譜，每天戰事結束之后，沙俄軍還要在夜里搶修工事以應對第二天日軍的猛攻。
而如今這些工事都是永固工事，若非動用威力強大和有穿甲能力的大口徑火炮，很難摧毀，手榴彈和小于100毫米以下的炮彈打在上面都只是撓癢癢。
7月18號，國民軍對盤踞在旅順口要塞內的日軍進行炮擊，奪回旅順要塞的戰役正式打響。
為了盡量減少進攻步兵的傷亡，在前線司令部的協調下，從海軍借來了16門306毫米榴彈炮，國民軍31師和32師各分配到8門。
第一天炮擊就發射了大小炮彈3000枚，對日軍堡壘進行定點炮擊清除，暴露在外面的大小碉堡和多面堡被摧毀了三十多個。
次日，國民軍炮兵繼續對旅順要塞的日軍堡壘和碉堡進行炮擊，到這天傍晚，又發射管了3000多枚大小炮彈，最小的炮彈都在100毫米以上，很多步兵壕和散兵坑的混凝土工事都被摧毀。
暴露在國民軍視線之內的日軍碉堡幾乎被摧毀殆盡，躲在要塞內的日軍承受了巨大的傷亡，但這并沒有讓日軍喪失抵抗力，很多日軍都躲進了暗壕、暗堡和坑洞之中。
日軍在203高地上部署了一個炮兵營，在第一天的時候還拉出來對國民軍的炮兵陣地進行反擊，但很快就被國民軍標定坐標進行了炮火覆蓋打擊，一舉摧毀。
第三天，國民軍的炮擊繼續，小口徑炮彈對日軍步兵壕、散兵坑和筑壘防線進行炮擊，因為炮擊時間長，間隔時間短，聽起來像是跑火車，而大口徑火炮炮聲間隔時間長，聲音響亮，聽起來像是隆隆的打雷聲。
這場持續三天的炮擊讓要塞內的日軍吃盡了苦頭，暴露在外面的堡壘和大小碉堡幾乎全部被摧毀，步兵壕、散兵坑也遭到了很大的破壞，只有地下的暗堡、暗壕、坑道、坑洞還保留完好。
三天的炮擊不僅摧毀了表面上的防御工事，也給日軍造成了大約3000余人的傷亡，但同時也給日軍幫了一個小忙，因為人員的銳減讓要塞內的糧食可以讓剩下的日軍吃更多時日。
這天夜里，張明遠召開第三次前線高級軍官會議。