正当杨正中挥军抵达乌苏，苏联红军瓦西列夫团长率领骑兵团，兩千多人于1月5日從霍爾果斯入境，換上盛世才運去的中國軍服，冒稱歸化新疆政府的塔爾巴哈台白軍，入侵新疆。抵抗不住的边卡队然只好放弃边卡，撤回惠远，途中被紅军包围缴械。紅軍攻克伊寧、綏定諸城，包围惠远城，张培元依城固守，但主力已东进，只剩两连和一队手枪队。6日上午10时，苏联一架侦察机出现在惠远城上空，全城处于慌乱之中。張培元留參謀長安熙朝協助維持地方，晚上自帶親信數十人出走，逃遁南疆。6日逃至麻扎的張培元在民宅關門伏案疾草遺書︰“一误于罗部长，再误于杨正中……。”、“河山破碎，地方糜爛，奉職無收，再無面目見地方父老……”隨後開槍自殺。7日紅军炮击惠远北门，以装甲车、步骑炮混合进攻，惠远被占。