1905年的日俄战争，是形式和内容都在由近代向现代转变的“崭新”战争，双方的武器装备集中体现了当时的各种新兴科学技术，特别是以机枪为代表的自动武器，在这场战争中得以第一次大规模应用，并展现了惊人的威力。
第一次总攻击中最惨烈的战斗发生在望台炮台。望台位于旅顺口东北，为东线制高点，与西线203高地遥相呼应，地形险峻、易守难攻。俄军在望台南坡上筑有简易工事，由加里茨基大尉率2个水兵连驻守，配有2门150毫米舰炮和2挺马克沁机枪。虽然日军步兵第44联队在3天前进攻东鸡冠山堡垒时已在俄军机枪火力下损失500多人，但仍然和第22联队一起作为此次进攻的主力。由于舰炮无法近距离直瞄射击，俄军马克沁机枪因此成为防御的火力中坚。当日军突击队开始向炮台攀登时，俄军居高临下用机枪和步枪猛烈射击，同时猛掷当时的新式武器——手榴弹。枪弹和弹片劈头盖脸般地向日军飞去，一时间密集的枪声和爆炸声惊天动地，毫无遮蔽的日军血肉横飞，尸体横七竖八躺满山坡。尽管前面的日军死伤狼藉，但后面的士兵仍然高喊着“班塞”（日语：万岁）奋力向上冲锋，而俄军则以雷鸣般的“乌拉”和更多的枪弹来回击，始终将日军压制在半山腰处不得前进一步。日军遭到前所未有的严重伤亡，军官阵亡103人，士兵死伤3209人，尸体从山脚一直堆积到山腰，此次攻击彻底失败。那次战争中，俄军使用马克沁机枪，日军使用另一种著名的机枪——哈奇开斯机枪。前者威力和可靠性均优于后者，特别是在鸭绿江附近的大战中，俄国人首次使用带防盾的索科洛夫低轮架马克沁机枪射击，发挥了意想不到的作用。战争中，俄国军队用它狠狠教训了沉溺于“肉弹”战术的日本军队。日军的哈奇开斯机枪在第一次总攻击中也起到了一定作用。在8月22日的盘龙山堡垒争夺战中，日军攻下西堡垒后，俄军重新组织力量欲将其夺回，战斗极为激烈。由于日军在此配置了机枪，依托坚固工事和充足的弹药，历经反复争夺终于保住了盘龙山东西堡垒，这是日军第一次总攻中攻下的仅有的支撑点，为后来战局向有利于日军的方向转变创造了条件。
旅顺争夺战中另一场更加著名的恶战发生在旅顺港西北3000米处的203高地。1904年5月，俄军在此修筑临时防御工事，配有火炮4门、马克沁机枪2挺，由特列齐亚诺夫指挥的俄军西伯利亚第5阻击团残部驻守。
到1905年1月1日，日军第9师团攻克望台炮台，俄军残部投降，旅顺争夺战以日方的惨胜而结束。
整个旅顺争夺战，日军共伤亡59304人，占参战总兵力的近一半。其中很大一部分都是俄军马克沁机枪造成的。开战时俄军在旅顺只装备有8挺机枪，分散于各个要塞，但依托坚固工事，并与铁丝网、反步兵壕和探照灯、地雷等相互配合，构成了较为完备的防御体系。而日军仍遵循着普法战争时期的战术教程，仍采用对付单发排枪时的密集冲锋队形，因而只能成为军事史上机枪首次大规模使用的牺牲品。
在日俄战争中，哈奇开斯机枪同样显示了让对方不可逾越的火力。在旅顺口，作为攻方的日军多数将哈奇开斯机枪作为固定火力掩护，用来在进攻时牵制俄军，或是掩护挖掘坑道。但少数情况下也会伴随步兵行动，并取得了一定的战果。1905年3月的沈阳会战中，虽然俄军在总兵力和火炮上占有明显优势，但日军投入了全部的200挺哈奇开斯机枪，加上临时制作的由6支步枪固定在木框内而成的“古川代用机枪”（因第四军古川中佐发明而得名），相对于俄军的56挺马克沁机枪，形成了在步兵速射火力方面的局部优势，沈阳会战终以日军胜利告终。日军通过这场战争也对机枪的战术运用有了新的认识。
在长达19个月的厮杀后，日本终以死伤27万余人的代价取得了日俄战争的胜利。这场战争让世人看到了现代战争的残酷，同时对机枪这一新式武器留下了深刻印象。一位英国军事观察员曾在报告中写道：“当堑壕上架起机枪时，骑兵唯一能做的事情就是给步兵做饭。”特别在旅顺争夺战这场典型的攻坚—防御战斗中，机枪与工事、铁丝网等配合形成的防御体系，显示出了前所未有的巨大威力。