中ソ紛争
中国国内では反ソ的世論が高まり、7月下旬から9月にかけて盛んに市民集会が開かれて、ソ連製品のボイコットや拘束者の即時処刑などを求める決議が行われた。決議の中には、日本の介入を警戒して、介入禁止通告を日本に出すよう求めたものも含まれていた。中国政府も、これらの集会に政府関係者を出席させ、航空機から宣伝ビラを配布するなどして世論をあおっていた。
双方の外交部が本国召還されながらも、依然として外交交渉は続けられた。7月22日と29日に、それぞれ蔡運升と張学良から、拘束者の解放と1924年協定の全面見直しを内容とする解決案が提示されたが、ソ連側のカラハンは暴力的な回収を合法化するものだとして拒絶した。8月27日になって、南京政府は、1924年協定を順守したうえで支配人の交代を行う旨の大幅な譲歩をソ連側に告げた。しかし、ソ連側は、支配人の交代は認めないとの強硬な回答を、駐モスクワのドイツ大使ヘルベルト・フォン・ディルクセン(en)を通じて返した。ソ連のヨシフ・スターリンは、すでに8月初旬の段階で軍事侵攻を決心していたからであった。ソ連側が警戒していたのは日本の関東軍の介入であったが、日本が厳正中立の立場をとることが明確になったため、軍事侵攻の選択が決定されていたのであった。
9月ないし10月には、両軍の本格的な戦闘が開始された。戦闘開始の責任について、中ソ両陣営とも、相手方の宣戦布告なき不当な先制攻撃があったと主張していた。ソ連が自衛を大義名分に攻撃を正当化する手法は、フィンランドとの冬戦争などでも見られたことであるが、今回は実際にも中国側の暴力的な財産侵害が先行していた。
黒龍江・松花江合流地点方面では、中国側によると9月から本格的なソ連軍の攻撃が始まり、9月19日に綏浜、10月12日に黒竜江と松花江合流点の同江、10月31日に富錦を攻略し、松花江沿いの約50キロにわたって侵攻した。うち10月12日の戦闘では、ソ連軍のアムール小艦隊(英語版)(中国側の観測によると砲艦5隻と武装商船4隻)が航空機の援護を受けて侵攻し、中国の東北海軍江防艦隊(砲艦2隻と武装商船など4隻)と水上戦闘になった(同江の戦い(中国語版)または三江口の戦い)。中国艦隊は砲艦「利捷」(旧ドイツ海軍「オッター」, de)や武装商船「江平」「江通」「江安」などを失って壊滅し、艦載砲13門が鹵獲されたほか、ソ連軍上陸部隊との地上戦闘も合わせて死傷250名・捕虜150名、陸上火砲21門鹵獲などの大損害を受けた。中国側の拉哈蘇蘇(ラハスス)要塞は占領された。中国側はソ連艦2隻炎上・1隻撃破と航空機2機撃墜を主張したが、ソ連側の記録によると戦死5名・戦傷24名と軽微な損害であった。