旅顺监狱被攻克之后，就只剩下白玉山和旅顺火车站阵地。
由于旅顺火车站是日军的指挥部所在，并且和白玉山互为依托，因此也是旅顺城区守卫最为严密的阵地，日军共计在这里布置了5个联队，约2000余人，还有10余门各种火炮。
其实人民军也知道白玉山阵地的重要，因此在战斗一开始的时候，人民军就对白玉山进行过猛烈的炮击，不过乃木希典也不是无能之辈，既然已经认清了双方的优劣，自然也早已想好了应对方案，他在白玉山顶只留下一个中队守卫，而将大部份军队都留在火车站阵地，等人民军的炮击结束，向白玉山发动进攻时，再将大兵力投入到白玉山上防守。
而火车站阵地是以白玉山为屏障，因此遭到的炮击到并不严重，当然这也和人民军对火车站的炮击有所克制有关。因为旅顺火车站是中东铁路哈大线的终点，并且直接连通旅顺港口，海运的货物几乎是下船之后就可以直接上火车，是旅顺城区的一个关建枢纽，而人民军不希望对火车站造成重大的损毁，否则在夺取旅顺之后，将要花费相当的人力物力及时间来修复，因此将火车站定为禁止重炮炮击的目标。当然，由于火车站和白玉山是互为依托，只要是攻下了白玉山，火车站也就是垂手可得了。
不过在进攻白玉山时，人民军遭到了进攻旅顺以来最顽强的抵抗。在人民军向白玉山发动进攻时，日军己抢先一步，派两个联队在山上驻防。虽然日军无法在山上构建完善的阵地，但毕竟是占据了有利的地形，而且日军还有意将人民军放到半山腰，然后从山顶上冲杀下来，和人民军进行白刃作战，日军的刺刀战术本来就在人民军之上，又有居高临下的优势，因此自然是势不可挡，一个冲锋就将人民军的进攻给打算了。
人民军的指挥官见状，到也并不急于发动第二次进攻，而是呼叫炮兵，对白玉山再次进行炮击。而日军见人民军的炮击再来，立刻又将大军从山上撤下，仅仅只留下少数士兵在山头警戒，等人民军的炮击停止，再次发动进攻时，才又将军队调上山头驻守，结果再次击退了人民军的进攻。
这时人民军己占领旅顺绝大部份地区，日军的阵地只剩这一个，因此第1师调来了两个团，分派三个营，分别从三面进攻白玉山，又派出两个营，前后堵住火车站，海军陆战队也出动一营，隔着龙河，对火车站的日军进行火力压制。
而且人民军也吸取了前两次进攻白玉山失败的教训，并没有呼叫炮兵对白玉山发动炮击，而是改用迫击炮来协同
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