10月14日凌晨，第三军团三个集群五个军按照计划，开始对俄军发起总攻。

39军进攻哈尔滨，38军进攻长春，35、36、37军进攻奉天，三个集群同时对三地发起总攻。

39军军长李亮在看了时间之后，宣布进攻哈尔滨行动计划开始。

不过39军却没有在哈尔滨周围，由于哈尔滨、扶余县、德惠县、九台县、永吉县都是中东铁路沿线，为了麻痹俄军，39军是从科尔沁草原绕到而行，在经过了辽北与哲理木盟草原之后，驻扎在扶余县松花江沿岸。在军令下达之后，39军兵分三路，主力部队391旅392旅、炮兵团、辎重团、补充团朝着哈尔滨进发，393旅向中东铁路扶余县车站发起进攻，切断哈尔滨向南的铁路，394旅与骑兵团则渡过松花江，进入呼兰县，切断哈尔滨向北的铁路。

10月16日，双方最先在扶余县接触发生战斗，由于俄军早在半个月前就得知中*队进入北亚，获悉中*队这一次军事行动并非虚张声势，因此俄军守备森严。

393旅从东西北三个方向对扶余车站发起了进攻，采取围三缺一的方式，希望能够逼走俄军。但因为俄军准备充分，且火力碉堡修建完备，且扶余县车站内还有两个装甲列车车头，可以提供充分的火力支持，使得中国对火车站的进攻遭到了顽强的阻击。

为了保证进攻质量，避免太大伤亡，393旅旅长山西籍军官陕西武备学堂三期毕业军官商震下令暂时停止强攻，随即派遣军队在扶余县的中东铁路周围进行破坏拆迁。俄国人为了阻止中*队对铁路的破坏，不得不派遣军队出城扫荡。

17日，经过了一夜精心的准备，393旅重新对攻克扶余县城进行了安排，由炮兵营对扶余县最薄弱的防御点进行炮击，随后由一团进行突击。由于火力强大，俄军兵力准备不足，一团攻破北城门，并开始组织登城。而在北城城墙失守之后，随着中*队进入扶余县的士兵越来越多，其他城墙旋即失守。

中午，三团占领扶余县俄国人的华俄道胜银行扶余分行，道胜银行大楼是扶余县最高的建筑物，占领道胜银行之后，商震下令将炮兵营调到银行上去，让人用绳子将大炮吊上楼顶，利用增加高度，来增加射程，继而对车站进行精准打击。

夜间，除扶余车站外，各处军被攻克。

18日中午，随着393旅的猛攻，扶余车站的俄军渐渐感觉到力量不支，不得不乘坐着装甲列车向南逃去，随即扶余车站被攻克。

18日下午，当俄国撤退到扶余县与德惠县之间的松花江铁路大桥的时候，随着一声爆炸，两座装甲列车车头掉入滚滚的松花江中，而扶余县与德惠县之间的松花江铁路大桥被炸成三节，只有几个桥墩子留在江面上，俄军死伤惨重。

393旅工兵营乘坐周遭吉林省的渔民船只出现在松花江上，带着周遭上千个百姓玩起了“抓老鼠”游戏，将从江中逃走的俄国士兵全部抓捕，总计抓获了296人，而盘踞在吉林省内的土匪胡子们也趁机对俄国人痛打落水狗，这些原本投靠了俄国人的土匪，此时不得不重新站在国家这一边了。