大连的日军见旅顺失守，深知大连已无险可守，且联军舰队随时可能北上进攻，士气彻底崩溃，纷纷弃城逃窜。海军陆战队在攻克旅顺后，乘胜追击，搭乘登陆舰北上，几乎未遇有效抵抗便占领了大连。
至此，日军在渤海的门户彻底洞开，关东军的海上补给与增援通道被完全切断，陷入了腹背受敌的绝境——西路联军已突破呼伦贝尔草原日军防线，东路联军正从锦州向沈阳、长春推进，海军则控制了渤海海域，随时能从海上发起进攻。
旅顺、大连失守的消息传回东京，日本大本营陷入一片恐慌与震动。天皇裕忍召开紧急御前会议，面色铁青地说道：“旅顺乃帝国在满洲的战略要地，竟一日之内失守，李辰的海军实力，已超出我军预料！”陆军大臣坂田征四郎更是焦躁不已：“联合舰队被潜艇封锁，无法增援辽东；关东军后勤断绝，兵力锐减，满洲危在旦夕！”
而在济南的联军指挥部内，李辰收到海军攻克旅顺、大连的捷报后，露出了欣慰的笑容。他站起身，望着东北的方向，下令道：“传令全军，发起总攻！东路联军直捣沈阳、长春，西路联军向哈尔滨推进，海军舰队沿渤海沿岸巡逻，配合陆军行动，务必在一个月内，彻底收复东北全境！”
旅顺港的炮声，宣告着日军在渤海的统治终结；海军的胜利，为北伐联军的总攻铺平了道路。2万海军陆战队的登陆，不仅攻克了战略要地，更击碎了日军的抵抗信心。此时的关东军，失去了兵工生产、后勤补给与海上增援，如同丧家之犬，在联军的三面夹击下节节败退。