少帅没有料到苏联随即建立了远东特别集团军，司令是赫赫有名的布柳赫尔，这个家伙自内战时代起就是名将，获得过第一枚红旗勋章，曾经来华当过军事顾问。远东苏军兵力从三个步兵师增加为五个，总兵力约四万人，而且得到外蒙军支持。就在《苏俄有不能战者四》文章发表的第二天，苏方发动大规模进攻。苏军先后攻击了满洲里、绥芬河、同江三个方向。
奉军连遭打击，但少帅不肯服输。苏军在调整部署后，在满洲里集结了八千余步骑兵、八十八门火炮、九辆坦克和三十二架飞机，并由外蒙骑兵万余人配合。奉军只有二十五门火炮和三十四个掷弹筒。打到后来，奉军第十七旅全军覆没，旅长韩光第中将战死。苏联人随后又占领了满洲里和海拉尔。奉军第十五旅全军覆没，旅长梁忠甲中将和大量士兵被俘，将近两千名奉军开小差。奉军损失惨重，苏军仅仅死亡一百四十三人、失踪四人、受伤六百六十五人。最后的结果是少帅12月22日与苏联签订了《伯力会议议定书》，中东路因此恢复到冲突前状态。