前一段日軍固然是將重點放在了自己身上，但也沒有放棄對其他抗聯各部進行清剿。甚至在九月之前為了全力準備對自己的進攻，以及穩定諾門罕戰役後方，日軍還加大的清剿的力度。
為了保證後方的穩定，自入夏開始，關東軍抽調了大量的偽滿軍和地方獨立守備隊分別對南滿的一路軍留守部隊，以及西滿的三路軍。采取了以偽滿軍警為主，少量日軍地方守備隊參與並督戰的方式，進行了四麵合圍，拉網似的大掃蕩。重點就是在三路軍身上。
日偽軍這一舉動，就是為了打垮所有在戰時與楊震可以相互策應的部隊。關東軍的意圖很明顯，我現在拿你是沒有辦法，但我可以打掉與你相配合的部隊，剪除你的羽翼。使你陷入孤軍作戰的境地。
在西撤後，為了更加靈活機動的進行遊擊戰，打擊日軍，三路軍調整了編製。撤銷了原有的三、六、九、十一軍建製，改編為四個獨立支隊。壓縮了編製，充實了建製，加上楊震提供的大批裝備、彈藥，一度使得三路軍恢複了元氣。
人數也從幾百人又發展到了近兩千餘人，裝備也得到了極大的改善。雖然還沒有徹底的恢複鼎盛時期三千餘眾的規模，但也是元氣稍複。在嶺西活動的很頻繁，並以山地為依托開辟了幾個規模不小遊擊根據地。甚至一度攻占了克山、肇源、訥河等幾座縣城。
隻是好景不長，日偽軍此次采取的拉網式大掃蕩中，剛剛恢複元氣的三路軍又遭受到了嚴重的挫折。僅僅八月一個月的時間，部隊便在日偽軍全力進攻之下傷亡、逃亡三分之一。
勉強支撐到入秋，還沒有等三路軍喘上一口氣。在日偽軍在發動對下江地區的攻勢展開後。為了配合關東軍對楊震所部的進攻，又在原有清剿部隊的基礎之上，大量增兵，持續不斷的對三路軍發動了更大規模的清剿行動。
關東軍為了徹底的消滅三路軍，除了原有的兩個混成旅和各縣區的偽滿警察部隊以及部分森林警察部隊之外。還抽調了興安軍的兩個團、白俄鐵路守備隊的兩個大隊，三個剛剛完成編組，由在滿洲境內朝鮮人組成，雖然在偽滿軍建製內，卻是歸關東軍司令部直屬的所謂特種團。使得日偽軍在嶺西的兵力劇增至近三萬人。
在優勢日偽軍大舉圍攻之下，入秋以來三路軍幾經苦戰，卻始終未能改變態勢。不僅部隊傷亡慘重，新開辟的遊擊區全部丟失。部隊被日偽軍分割在德都、通北、海倫、拜泉、訥河幾縣，隻能各自為戰，失去了互相策應的能力。
在苦戰兩個月後，除活動在通北、海倫、望奎的第六支隊在傷亡三分之一，已經無力再戰的情況下。由支隊長郭鐵堅、政委於天放指揮主動西撤，在二分區和一路軍的策應下退入根據地而損失較小之外。
隻有活動在巴彥、望奎、綏化、慶城一帶，由支隊長張光迪、政委張雲生在三分區派出的部隊掩護下下邊打邊撤，甚至連傷員都丟掉才退入鳳山境內站住腳的十二支隊建製還保持著一定的完整。
而活動在西滿訥河、甘南、紮蘭屯、阿榮旗、景星一帶的三、九兩個支隊在日偽軍的重點打擊之下損失極大，各級指揮員相繼犧牲，處境日益艱難。
與趙尚誌一同從江北回國的原十一軍軍長，回到三路軍後任三支隊長的祁致中戰死在甘南。三支隊政委趙敬夫在德都境內掩護總部以及北滿省委突圍重傷被俘，因誓不投降，被日軍德都憲兵隊扔進狼狗圈活活的喂了狼狗。
九支隊支隊長雷炎帶領兩個連百餘人在訥河境內籌糧時，因叛徒告密，被日偽訥河討伐隊以及白俄鐵路警察隊一部千餘人包圍在訥河與甘南交界處。經過一天一夜苦戰，始終無法突圍全軍覆滅。支隊長雷炎在犧牲後，頭被日偽軍割下，懸於訥河城門示眾。