8月4日至9日，清军四路大军先后开进平壤。从牙山撤回的叶志超、聂士成部，也分别在8月21日和28日抵达平壤。至此，清军已集结了北洋陆军为主的部队一万五、六千人，人数上超过了日军。谎报战功的败军之将叶志超，竟于8月25日被委任为驻平壤的清军部队的总指挥官。朝廷命诸军星夜前进，直抵汉城。但李鸿章看到陆军实力有限，进攻没有把握，便提出“先守定局，再图进取”，并要求再集兵三万，稳固后路，然后分兵南下。 朝廷同意增兵，但仍坚持进兵汉城。此时北洋陆军已调走一半，不能再抽，于是清政府下令奉(天)、晋、豫、鄂、湘诸军抽调军队入朝，但各省行动缓慢，至9月13日，除总兵吕本元率马队两营驰抵义州外，其余没有一军渡过鸭绿江。这样，平壤诸军无法出击，只能据守了。[注:义州与丹东(当时称安东)隔鸭绿江相望。]
当清军在攻守之间踌躇时，日军也按照大本营的计划，加紧向朝鲜增援，目标是把清军驱逐于朝鲜境外。8月下旬，第五师团在朝鲜集结完毕，兵力再次超过清军。9月上旬，第三师团的一半兵力进入朝鲜，与第五师团组成第一军，由陆军大将山县有朋任司令官，兵力达到19，600人。此时，日军重兵集结，而由于朝鲜老百姓对日军的抵制，日军的补给极其困难，不利于持久作战。同时考虑到抑制国内滋长的厌战情绪，以及避免给西方列国的干涉留下空间，都要求立即发动这次战役，而不能等到布署完毕的时候再进行。而且，清军也在不断增援，待其防御加强后进攻会更加困难。因此，先到汉城的第五师团长野津决定不 等第三师团开到，就以所部16，000人强攻平壤，并决定以9月15日为期发动总攻，各部队必须按时到达指定位置。
