按照曹炎忠的安排，拿下了铁岭城后，吴军只留下了邓嗣源所部驻守铁岭，筹备继续向北进兵，江忠济和丁汝昌两支吴军步骑主力则立即掉头南下，准备协助曹炎忠攻打沈阳城，夺取伪满州国在东北的最大重镇和立足地，也争取歼灭沈阳清军和沙俄军队的残余力量，为全面光复东北夯实基础。
两天后，江丁二军顺利回到沈阳城外时，曹炎忠这边也已经完成了对清军俘虏的收编工作，并以这些新投降的清军为前锋，立即向着沈阳城外的清军残余工事发起了进攻，又在用时两天之后，颇为顺利的完成了任务，彻底扫清了敌人的外围屏障，也打通了吴军将士直抵沈阳城下的道路。
但这并不代表着吴军在沈阳战场上就已经稳操胜算，沈阳是大型城市，吴军的火炮再多也没办法可以做到用炮火覆盖全城，想靠炮击破城是难如登天。同时沈阳城里的粮草极多，根据吴军掌握的情报分析，光是在大石桥战前，城中粮草就足够清俄联军的主力支撑到来年春天，大石桥战后清俄联军的军队数量锐减，城里粮食可以支用的时间自然也就更长，所以吴军如果想和沈阳敌人比拼粮草消耗，吃亏的也只会是自己。
清俄联军也明显是在打这个主意，在外围屏障的争夺战中，清俄联军不但很少出击援救城据点，还只要一有机会就尽量收回城外的溃败士卒，拼命保存实力以备守城作战，同时以鬼子六为首的部分伪满州国权贵还在沈阳城中大肆散播吴军破城后必将屠城的谣言，妄图恐吓和逼迫城中百姓支持清俄联军守城，与吴军长期对抗。
“伪恭亲王和罗刹洋鬼子这么垂死挣扎，目的就是想把战事拖到冬天，或者拖到我们的粮草供应不上自行退兵，这也是他们保住沈阳的最后指望。”
李鸿章一针见血的指出了清俄联军的目的打算，然后又向曹炎忠提出建议道：“攻城为下，攻心为上，如果我们只是一味的强攻，城里乱党军队和罗刹军队肯定会联起手拼命抵抗，让我们就算能够破城也必然伤亡巨大。最好的办法是攻城和攻心并用，一边想办法攻城，一边想办法和城里的敌人头目联系，或是收买招降，促使敌人主动投降，或是用计离间，让乱党军队和罗刹洋兵生出嫌隙，内部不和甚至互相火并，这样我们再想破城，就肯定可以轻松不少。”
曹炎忠几乎没做任何考虑就接受了李鸿章的建议，马上暗中释放了一个够分量的清军战俘，让他带着招降信潜入城内与沈阳清军的主将崇厚联系，劝说崇厚主动开城投降，并向崇厚明白指出沙俄军队必然会把沈阳清军当成炮灰使用，在战斗中绝对不会把清军士兵的命当命看，力劝崇厚为同胞家人着想，早日做出明智选择，同时也乘机离间崇厚与沙俄军队的关系。
另一方面，吴军除了利用之前砍下沙俄兵脑袋主动投降的清军俘虏出面，拼命鼓动城里的清军士兵向他们学习，以此离间清俄联军的士卒关系外，又安排了一个英国籍的随军传教士出面，让他携带曹炎忠的书信进城，劝说沙俄公使热梅尼和沙俄军队的代理主帅巴拉诺夫放下武器投降，换取活命和将来的回国机会。
吴军的攻心战很快就取得了一定效果，虽说清军主帅崇厚对吴军的招降没有做出任何答复，也主动把吴军的劝降信上交到了鬼子六面前证明忠心，却又坚决阻止了鬼子六要把送信战俘立即处死的要求，借口那名战俘是被迫送信罪不当死，保下了吴军派去的信使，也悄悄给自己留下了一条退路。
沙俄这边也有进展，为了保住小命和争取时间，吴军聘请的英国传教士与沙俄军队取得联系后，热梅尼和巴拉诺夫很快就表示愿意与吴军展开谈判，但前提条件是吴军暂停攻城，还有允许他们与沙俄的东西伯利亚总督科尔萨科夫自由联系，征求科尔萨科夫的意见。而曹炎忠虽然一口拒绝了沙俄军队提出的条件，明确表示只接受沙俄军队的无条件投降，却也乘机与沙俄军队打通了联络渠道，双方的联系使者互相来往不断，热梅尼和巴拉诺夫也因此在暗中做好了情况不对就向吴军投降的心理准备。
与此同时，吴军也加紧了针对沈阳城墙的进攻准备，先是填平了沈阳北门外的多段护城河，开辟前近道路，修筑防炮工事掩护工兵挖掘地道，又不断派遣小股部队日夜不停的骚扰城上守军，让敌人时刻不得安宁，还利用自军狙击手的优势不断开冷枪偷袭城上敌人，打击敌人的军心士气，为全面进攻奠定基础。沈阳守军的士气斗志也因此被吴军一点一点的逐渐消磨，很多人都对能够最终守住沈阳城不抱任何幻想。
在这个期间，反倒是伪满州国的摄政王鬼子六表现出了与吴军血战到底的顽强意志，差不多每天都要登上城墙鼓舞士气，利用手中所掌握的伪满州国禁军镇压城里的动摇份子，抓捕和杀害吴军派进城中的招降使者，还提高了军队待遇，拿出大量金银财物赏赐清军诸将，拼命鼓动清军诸将与吴军顽抗到底。同时鬼子六还采纳部下建议，亲自抓起了在沈阳北门修筑月城的工作，以便在城墙被吴军攻破时，能够继续以月城抗击吴军进攻。
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