早在出发前，日军参谋部便对登陆后的进军计划进行了仔细的分析。
日军在研究后发现，从荣成到威海卫有两条路，一条是南路，经桥头、温泉汤、虎山等地可直至威海卫，也称芝罘大道（通往烟台）；另一条是北路，经北港西、鲍家村、崮山后等处，可达威海南帮炮台并经后路至威海卫，又称威海大道。
就道路情况而言，南路状况较好而北路难行，于是第二军参谋官会议建议分左右两路进兵威海卫：第二师团由南路行进，人数较少的第六师团则由北路行进，至目的地后会合。日本司令官大山岩研究后，采纳了参谋官会议的建议，将第二军分为左右两个纵队：
第六师团为右路纵队，由陆军中将黑木为桢指挥，辖步兵第十一旅团(旅团长陆军少将大寺安纯)，经北路进逼威海南帮炮台，担任主攻任务；第二师团为左路纵队，由陆军中将佐久间左马太指挥，辖步兵第三旅团(旅团长陆军少将山口素臣)和第四旅团(旅团长陆军少将伏见贞爱亲王)，任务是绕至威海南帮炮台西侧，切断守军退路，并与右路纵队形成夹击之势。
随后，日本第二军按计划兵分两路，向北进犯。就在敌人大军压境的时候，清军却调度不灵，未能及时集中兵力，组成一支有力的反击力量。
清军在登州以东的兵力，有45营22000多人（不包括李鸿章管辖下的威海绥军、巩军和护军）。如果调遣得当的话，还是可以和日军拼一下，至少也能阻挡和延迟日军的行进，为本省他处和外省陆军的增援赢得时间。
遗憾的是，由于信息不灵、调度失当，李秉衡在得知日军在荣成湾登陆的消息后，仅派遣了驻酒馆的嵩武军分统、记名提督孙万龄率嵩武左营和游击谭邻都的福字三队，加上总兵李楹的福字军三营前往会合戴宗骞的人马，进行堵截。这和日军原先估计的兵力大相径庭（日军本以为清军至少会集中上万人的兵力进行堵截）。
孙万龄倒是个会打仗的人，他出身行伍，为人豪迈，身材不高却很结实，人送绰号“孙滚子”。孙万龄经过多年摸爬滚打的军旅生涯，累积战功而做到当前的位置。他接到命令后，便率领嵩武军左营及福字三队（兵力约1200人）东行后过羊亭集，正好和从荣成西退的阎得胜等营相遇，于是阎得胜等5营兵力便归了孙万龄管辖。这时，戴宗骞也应李秉衡之约，派分统刘树德率绥军两营赶到羊亭集，三军会师后继续向东进发。
1月22日，孙万龄带军开到桥头北面的五尚地村时，前哨探得有小股日军向西窜扰。于是，孙万龄便召集阎得胜和刘树德开会，准备在白马河一带对日军进行阻击。经商议，3路人马作了以下分工：孙万龄率嵩武左营及福字三队，至白马河西岸埋伏，担任主攻；阎得胜率军从旁截击，包抄敌军；刘树德率军仍驻守五尚地附近，以备接应。
随后，孙万龄率军进驻白马村，抓紧在白马河西岸修筑工事，并派出探骑侦察日军敌情；阎得胜移军桥头集，相机出动；刘树德则连日修建了两座临时炮台，各设行营炮两门。
1月24日，日军的一个骑兵小队来到白马河东岸侦察，被孙万龄的探骑伏击，一名日军骑兵在战斗中当场被击毙。当天傍晚，日军派出一个步兵大队和一个中队，打算进占白马河东岸各村。日军开始以为清军人少，但他们刚进入白马河东岸的姚家圈村时，立刻发现情况不对了。
趁日军立脚未稳之际，孙万龄当机立断，命早已做好准备的嵩武左营及福字三队立即攻击。由于清军熟悉地形，在夜幕即将降临的时候占据优势，双方刚一接战，一名日军小队长便被击毙，吓得剩余的日军慌忙后撤。由于夜色降临，日军不甘心就此撤退，便高举携带的行军探照灯，用以照射进攻清军。但这愚蠢的办法，使得清军士兵巧妙地利用日军的灯光不断瞄准射击，结果激战1小时后，日军反被击毙十多人，而孙万龄这边只有一名哨官受伤和一名马夫中枪身亡。
日军见进攻无效，只得悻悻然地向东撤退，而孙万龄部也不再恋战，向羊亭集附近转移。这次的白马河之战，还只是双方的一次前哨战，更激烈的战斗还在后面。所谓“如芒在背，欲去之而后快”，事实很明显，日军的目标并不是清朝的防军，而是威海港内的北洋舰队，那才是他们的心腹大患！
