31日早9時，蘇艦7艘突然破壞攔江索，進入富錦江岸。沈鴻烈乘坐江亨艦前往迎戰，雙方激戰於高家屯。東北軍的‘利綏‘、‘利川‘艦先後自沉，江亨艦僅發炮三發便自沉。沈鴻烈與李杜決定退守依蘭、樺川，建立防線，收容部隊。午後7時，蘇船21艘由鬆花江上駛，騎兵一部由吐子元上陸，節節進逼富錦。9時，蘇艦7艘靠近富錦江岸，步騎炮兵約六七百名登陸。東北軍羅團退守縣城，因為孤立無援，遂不戰而退至富錦以西之集賢鎮，11時富錦縣城被占。蘇軍將“文武機關分別焚燒”，通訊機關盡數破壞。將錦昌火磨等“所有麵粉”“分給貧民”，並將“械彈及軍需品盡數掠去”。
沈鴻烈於11月1日抵依蘭，隨即返樺川布防，調集船隻將將樺川下遊堵塞。李杜於2日由依蘭率援軍開至樺川，意圖反攻富錦。但是自11月1日起北風大作，氣溫下降，蘇聯軍艦唯恐凍在中國境內，未敢冒然深入。11月1日晚，蘇軍步騎炮兵由東門撤走。2日晨蘇艦陸續撤走。8日，依蘭、樺川江麵開始結冰，蘇聯軍艦全部退往哈巴羅夫斯克。東線戰事至此逐漸沉寂。
東線戰事東北軍雖然一路潰敗，但是贏得了時間，迫使蘇軍在封凍期退出中國境內，未能實現攻占哈爾濱的戰略目的。
西線戰事的主要戰場在滿洲裏和紮賚諾爾。1929年由秋至冬，東北軍與蘇軍在西線戰場大小百餘戰，蘇軍逐漸深入中國內地百餘公裏。東北軍改變部署，由原來第十五旅梁忠甲分守滿洲裏與紮賚諾爾改為梁旅守滿洲裏，第十七旅韓光第守紮賚諾爾。其中滿洲裏為第一防線，紮賚諾爾為第二防線。
11月18日，第二軍軍長胡毓坤至海拉爾坐鎮指揮。但是蘇軍方麵動員兵力在5萬以上，而東北軍隻有梁、韓兩旅，兵力懸殊，火力更是天壤之別。而且該地區是廣袤平原，無險可守，有利於蘇軍的機械化部隊進攻。
11月17日早七時，蘇軍以四萬餘人兵力（蘇方資料都稱蘇軍當麵隻有7632人，但在技術兵器上占有優勢），大炮三、四百門，坦克車四十餘輛，飛機三十多架，在遠東集團軍司令加侖的指揮下，開始了大規模地進攻滿洲裏和紮賁諾爾。蘇軍一方麵以相當的兵力包圍滿洲裏，同時以一支部隊進攻木差崗站，截斷東北軍後援。
蘇軍首先在滿洲裏投擲炸彈，東北軍駐軍司令部、電車房、三十八團樓房、憲兵所均被炸毀。無線電台也被震壞，當時滿洲裏防疫醫院院長被炸身亡。據稱當時是”敵眾勢猛，彈如雨注”。同日在紮賁諾爾車站方麵已於10時被蘇軍占領，淩晨四點查罕敖拉廣信公司煤礦也被蘇軍占領，礦區被炸為焦土，所存煤炭付之一炬，煤礦經理孫鶴雲被捕，不久又被釋放。
18日下午一時，經過兩天的激戰，紮賁諾爾煤礦也被蘇軍占領，東北軍韓光第旅長、張林雨團長陣亡，全旅官兵傷亡2000以上，千餘被俘，呼倫貝爾盟漁稅局李局長正值在紮賁諾爾礦也中彈身亡。韓光第旅一向是東北軍的精銳之師，此戰因為雙方火力相較懸殊，又無防空武器，以致勁旅消亡，其失敗之慘為近代對外作戰史上所罕見。
與此同時，滿洲裏車站戰況越來越激烈，進攻紮賁諾爾的蘇軍也調到滿洲裏方向，蘇軍發起的進攻非常凶猛，一時間硝煙彌漫、炮彈橫飛，當時炸毀民宅多處，日本領事館隔壁的日本旅館也被炸毀。雙方激戰兩晝夜，東北軍隊飲食困難，加上疲勞過度，蘇軍以戰勝之師，猛烈攻擊到滿洲裏車站南山頭，東北軍瀕於危急關頭，梁忠甲旅長親自率領全旅官兵全力抵抗，蘇軍進展緩慢。此時紮賁諾爾方麵已經完全失守，東北軍失去外援，戰事越發不利。
19日，東北軍司令部所在地南山頭已經幾乎無兵，蘇軍飛機投彈甚密，雙方越戰越近，最後達到了白刃戰。在司令部門前的戰鬥最為激烈，但由於寡不敵眾，東北軍傷亡甚眾，加之外無援軍，漸漸不支。雙方一直對峙到二十四日晨三時，東北軍彈盡糧絕，無力持久。不得已而向紮賁諾爾方向猛烈進攻，試圖突破蘇軍包圍。繞道達賁湖退守，以待援軍。但最終不得突圍，被蘇軍迎頭堵擊，將突圍部隊中央突破而左右均遭蘇軍攻擊，無可奈何隻得退回滿站，隨後蘇軍炮火猛烈轟擊市區。當時．市區秩序大亂，一些無業流氓乘機槍掠民財、—些商店、房屋均被炸毀、焚燒。此時，東北軍仍擬扼守四門，進行背城一戰。後經當時滿站政、警、紳、商各界在一起協商；認為情況十分危迫，軍隊已彈藥盡絕，而援軍又一時不能開到。蘇軍則越攻越猛，越逼越緊。如果再少許延長時間，勢將要犧牲眾多生命。另一方麵考慮當時僑居滿市的日本人比較多，其生命財產：又沒法保護。根據這種情況，於是便一麵請求駐軍梁忠甲旅長考慮滿市人民的生命財產：另一方麵又推舉臚臏縣長齊肇豫赴滿站東巴裏木地方，當時市政公所翻釋股長趙永祿赴八十六號小站．在蘇軍炮火猛攻之下，分別與蘇軍司令官交涉停戰。當時，蘇軍總指揮沃斯特洛索斯基要求解除東北軍全部武裝。而中方要求蘇軍進入市區要嚴守紀律，並對解除武裝的官兵保全生命，並要求優待。蘇軍全部答應了條件。不久即停戰，蘇軍進入市區。東北軍被解除武漿，全旅被俘官兵約七千餘人，輕傷六百餘人。梁忠甲旅長，李、張兩參謀長及各團長均於24日被送往蘇聯境內的大烏裏、伯力、赤塔等地。而魏副旅長陣亡，其餘官兵傷亡兩千餘人。