经过双方反复磋商，1902年1月30日，即伊藤博文从圣彼得堡访问回国后的第四天，英日两国代表在伦敦正式签署了《英日同盟协约》（《第一次英日同盟条约》）。《英日同盟条约》共有六条，概括起来主要有一下四点：

一、日本承认英国在中国的特殊利益以及特别拥有的利益，英国承认日本在中国的特殊利益以及在朝鲜的特殊利益，若上述利益遭受第三国的侵害或中朝两国内部扰乱，缔约国有权采取必要措施；

二、缔约国任何一方若与第三国交战，另一方应守严正中立，并防止其他国家参加战事攻击其同盟，若有参战国作为敌国加入战争，则中立一方应予以援助，共同作战，媾和时亦须相互同意；

三、缔约国双方均不得未经与另一方协议而与第三国另作损害第一点列举利益的处置，缔约国一方若认上述利益陷于危殆时，两国政府应互相尽情坦白通告；

四、条约有效期五年，战时则持续至媾和为止。

英日同盟对俄国来说无疑是巨大的打击，为与英日同盟对抗，沙俄只得继续加强其与法国之间的同盟协作，不过法国的重心主要集中在东南亚地区，除了资金支持外难以为俄国提供足够的军事力量。因此在沙皇的提倡下，沙皇私人秘书别佐布拉佐夫提出了远东政策“新方针”：即迅速向东北增兵，将其变成俄国保护下的特区，将势力巩固在鸭绿江边并试图将北朝鲜变为遏制日本进入大陆的屏障，设置直接向沙皇负责的“远东总督”等一系列试图以守为攻的策略，希望能有以此来获取其在东北亚的战略主动权。

1902年，俄国单方面撕毁《交收东三省条约》并停止从东北撤军，日俄矛盾急速激化，在得到了英国的保障后，1904年2月8日，日本对俄宣战，日俄战争爆发。

日俄战争前夕的东北亚局势与日俄两国战力对比图，最终日本通过一系列陆地会展以及旅顺口，对马两次大规模海战战胜了沙俄

日俄战争对于英日两国来说皆是双赢，日本在英国的军事和外交支持下大败俄国，一雪三国干涉还辽之耻，同时得以独占朝鲜，将沙俄势力逐出南满地区，并夺取了沙俄苦心经营多年的旅大地区，从而一跃成为列强级别国家。英国则不费一兵一卒，借由日本之手成功遏止住了沙俄向南侵袭，在东北亚地区守住了自己的地位。

同时俄国国战败直接引发了1905年大革命，动摇了沙皇的统治根基，也为英国在中亚近东等地与沙俄之间的对抗提供了助力。沙俄的战败客观上为也法国对英国态度和外交政策的转变埋下了伏笔。日俄双方停火后，日本与英国修订《第二次英日同盟条约》，随后便立即对俄媾和，一定程度上缓解了英日俄之间的矛盾，间接上促进了英法俄协约国集团的组建，并为第一次世界大战的爆发埋下伏笔。

1911年，随着美国势力进入东亚，迫切希望通过与英日签订和平仲裁条例来削弱英日同盟的关系。同时，随着俄国这一共同敌人的不复存在，英国国内民众也希望回到原有的“光荣孤立”外交框架之中，不过英国政府认真考量日益激化的英德矛盾，还是坚持与日本签订了《第三次英日条约》。第一次世界大战中，由于英日同盟，日本加入协约国一方对德作战，并趁德国忙于欧洲战事之际夺取了德国胶州湾租地以及山东半岛的特权，同时还在太平洋攻占了一大批德属岛屿。

在其他战场上，日本虽未再派遣陆军部队，但受英国方面请求，日本相继向印度洋好望角方向，地中海方向以及澳大利亚东海岸方向派遣了三批特遣舰队，主要用于运送协约国士兵，护送商船，侦查以及反潜等任务。这一系列行为不仅报了德国在甲午战后干涉还辽的一箭之仇，也使日本得以在巴黎和会上享有“五大国”的绝对地位，并获得了英国对其接管山东半岛权益的支持。

马耳他共和国境内原英国皇家海军墓地中树立的修复后的日本海軍第二特遣舰队阵亡者“慰灵碑”，为纪念第二特遣舰队包括被奥军潜艇击沉的榊号驱逐舰59名成员在内的78名阵亡者而修建

英日同盟的建立极大地改变远东地区的政治格局，英国放弃了传统的孤立政策，并彻底放弃了将清政府作为其在远东地区的代理主导者，选择日本作为自己对抗沙俄的盟友以及亚太地区的代理人和先锋官，其背后本质则是与其他列强竞争者之间日益深重的矛盾，以及帝国日渐下滑的经济军事实力。