120毫米炮5门。）
东北海军由于沈鸿烈的先见之明，事先藏了一艘拖驳船"东乙"号在芦苇浅滩中，在船上放置两尊120毫米大炮并先详加测准距离。十月十二日清晨五点半战事一开启"东乙"即发炮攻击停泊不动的苏军旗舰，苏军未料到中方有此一招，当即被击中指挥舰桥，据中方称在炮击中苏军司令，参谋长，旗舰舰长等多人当场阵亡，但未得到苏方资料证实，不久"雪尔诺夫"号即沉；苏军的另外三艘亦被"东乙"击成重伤。
但到了九点苏军的飞机加入战场，战局马上改观，江平、江安、江太、利捷、东乙等5舰被击沉，利绥舰受重伤逃回富锦。其后苏军飞机和舰艇集中火力掩护步兵400多人在三江口地区登陆，并对东北军阵地发起冲击，驻守此地的东北海军陆战队第一大队和陆军一个营协同抵抗，击退了苏军首次进攻。苏军调集援兵近3000人，迂回到下游10余里处，袭击守军侧翼，经过白刃战后，守军大部战死，阵地被苏军占领。是役东北江防舰队伤亡300余人，舰艇几乎全部损失，"江泰"舰长莫耀明亦阵亡。张××、路××两团以下军官17人被打死，士兵伤亡500多人（根据东北军事后公布的数字，总伤亡人数为700余人）。而根据中方公布的数字苏方飞机被击落2架（也有资料称是1架），军舰被击沉3艘，伤数艘，人员伤亡700余名（这是明辉最感到怀疑的数字，因为在全面主动的情况伤亡居然同中方相当，但由于没有苏军公布的资料，暂时以此为准，另有中方资料称苏联海军伤亡70余人，较为可信）。下午2时，苏军进占同江城，次日退出。19日苏军撤走。三江口之战规模不大，但是中苏之间唯一一次海军交战，兵种齐全，有舰艇、飞机、陆战队，形成陆战空立体作战。
13日下午3时，苏联骑兵200余，携炮6尊，乘船越境，向胪膑县库克多博卡伦进攻。卡官因兵力单薄不战而退。
10月15日，苏驻哈尔滨领事馆被捕之苏联人员被东省特别区法院判刑，19日东省特区当局以“有接济共党嫌疑”，对苏联远东银行实行监管，由市政局，总商会和银行公会组成保管远东银行财产委员会，21日南京外交部电令驻德国公使蒋作宾中止与苏联谈判，这一系列事件对于苏军的全面进攻起了火上烧油的作用。
10月26日，苏军百余名攻占奇干县，同日黑河电灯公司被炸毁。
10月30日，苏军再占同江。31日早9时，苏舰7艘突然破坏拦江索，进入富锦江岸，与中国军队激战，有少数骑兵登岸。中方的"利绥"，"利川"舰先后自沉只有"江亨"舰参战，但仅发炮三发便自沉（有其与苏军激战一小时，不实），舰员争相逃命，此即富锦之役。午后7时，苏船21艘由松花江上驶，骑兵一部由吐子元上陆，节节进逼富锦。9时，苏舰7艘靠近富锦江岸，步骑炮兵约六七百名登陆。东北军不战自溃，11时富锦县城被占。中国军队退向桦川。苏军将“文武机关分别焚烧”，通讯机关尽数破坏。将锦昌火磨等“所有面粉”“分给
贫民”，并将“械弹及军需品尽数掠去”。11月1日晚，苏军步骑炮兵由东门撤走。2日晨苏舰陆续撤走。
以后苏军连续起动进攻，至11月11日成立了哈尔滨戒严司令部，15日宣布戒严。
中方资料对此描述如下：
十一月十七日早七时，苏军以四万余人兵力(苏方资料都称苏军当面只有7632人，但在技术兵器上占有优势)，大炮三、四百门，坦克车四十余辆，飞机三十众架开始了大规模地进攻满洲里和扎贲诺尔。首先在满洲里投掷炸弹，国民党驻军司令部、电车房、三十八团楼房、宪兵所均被炸毁。无线电台也被震坏，当时满洲里防疫医院院长被炸身亡。据国民党军队称当时是”敌众势猛，弹如雨注”。