13日晨5時，日軍500余人。在兩架飛機(jī)配合下，向新立屯進(jìn)攻，遭到守軍反擊，戰(zhàn)到10時，不逞而退。午前嫩江橋修復(fù)。中午，關(guān)東軍司令本莊繁下達(dá)第三次增援命令：“將第2師團(tuán)剩余部隊及混成第39旅團(tuán)的步兵3個大隊，及救護(hù)班派往大興附近”，并令第2師團(tuán)長多門中將一并指揮嫩江支隊，各部于午后分別出發(fā)。日軍中央部又急增3個飛行隊至黑龍江省，并把在大連登陸的第4混成旅團(tuán)改在朝鮮釜山登陸。下午，日軍步兵騎兵3000余人在野炮30門、重炮8門的配合下向湯池、烏諾頭、新立屯發(fā)動猛攻。守軍奮起抵抗，戰(zhàn)至午夜12時，日軍以重大傷亡之代價占領(lǐng)烏諾頭。

　　14日晨5時，日軍先以少量騎兵襲擾湯池陣地，6時后700余步騎兵在兩架飛機(jī)和重炮的掩護(hù)下向陣地猛攻。此時，馬占山派程志遠(yuǎn)旅兩個團(tuán)增援湯池前線，派步兵第1旅孫鴻裕團(tuán)2營增援三間房陣地。戰(zhàn)至8時將日軍擊退。10時許，日軍2000余人在長谷指揮下，分步、騎兩支部隊，采用大包圍的戰(zhàn)術(shù)，從左、右兩個方向攻擊湯池，激戰(zhàn)至15日晨攻至拴馬。馬占山下令反擊，衛(wèi)隊團(tuán)首先沖入日軍陣地，騎兵兩個團(tuán)從兩翼包圍，日軍三面被圍攻，不支而退。至此，共斃傷日軍300余人、俘200余人，繳獲炮2門、馬70匹；偽軍傷亡及攜械逃亡者2000余人。守軍為增強(qiáng)防御力量將綏化保安大隊2000人編為獨(dú)立團(tuán)，加入正面陣地。15日，本莊繁奉r本陸相南次郎命令，向馬占山提出馬軍應(yīng)撤至齊齊哈爾地區(qū)、馬軍不得駐扎中東路以南、洮昴局管理，馬不得妨礙等三項要求。這些無理要求，理所當(dāng)然地被馬占山拒絕。日軍這些無理要求，不過是為其進(jìn)一步擴(kuò)大侵略制造“口實”。實際上，日軍未待中方答復(fù)，其第2師團(tuán)長多門中將率師團(tuán)主力于7時30分已到達(dá)大興前線。

　　16日11時，日軍步、騎兵4000余人，在10架飛機(jī)和重炮、坦克支援下，向新立屯、三家子等陣地攻擊。守軍奮力抵抗，戰(zhàn)至15時，將日軍擊退。此戰(zhàn)雙方傷亡很大。17日10時10分，本莊繁接到陸軍參謀總長關(guān)于“向齊齊哈爾以北推進(jìn)。盡力以果敢行動使敵陷于潰滅”的指令，“當(dāng)即決定攻擊黑龍江省軍”�！�11時下令第2師團(tuán)準(zhǔn)備就緒后攻擊當(dāng)前之?dāng)�，一舉攻占齊齊哈爾”。又令混成第39旅團(tuán)除1個步兵中隊和工兵中隊外，“將其余部隊調(diào)集大興，人列于第2師團(tuán)長指揮”。13時，多門師團(tuán)長在后衣里巴列車內(nèi)向日軍各部隊下達(dá)了向黑軍全面進(jìn)攻（重點(diǎn)進(jìn)攻三間房）的正式命令。

　　17日22時，日軍右翼部隊，在天野指揮下，從烏諾頭出發(fā)向新立屯一帶左翼陣地進(jìn)攻。守軍吳松林旅雖有2個團(tuán)，但經(jīng)歷次戰(zhàn)斗傷亡很大，面對數(shù)倍強(qiáng)敵，竭死抵抗，打退日軍十余次進(jìn)攻。翌日凌晨，日軍在坦克掩護(hù)下，猛烈攻擊，彈發(fā)如雨。守軍戰(zhàn)壕多被毀壞，各團(tuán)、營陣地被切斷數(shù)十處，難以扼守，遂退 往大興屯一帶第二道陣地。3時20分，日軍占領(lǐng)新立屯。17日22時40分，日軍左翼部隊，在長谷指揮下，向湯池一帶右翼陣地進(jìn)攻。守軍程志遠(yuǎn)旅與之殊死奮戰(zhàn)。翌日2時，日軍增加攻擊力量，以坦克8輛、大炮30余門，肆恣猛擊，守軍難支，遂撤向三間房主陣地。3時，日軍占領(lǐng)湯池。此戰(zhàn)，雙方傷亡極大。

　　18日晨，日軍以步騎、炮、坦克和空軍配合作戰(zhàn)，向中國軍隊發(fā)動全面而猛烈的進(jìn)攻。3時前各部隊均按預(yù)定部署進(jìn)至待擊地域。6時30分，日軍飛機(jī)和炮兵先后向三間房一線陣地轟擊1小時，守軍以炮還擊，彼此炮聲隆隆，震撼整個朔北荒原。8時許，日軍采取中間突破，兩翼包抄的戰(zhàn)術(shù)開始總攻。守軍奮力抵抗，日軍進(jìn)攻未逞。9時20分左右，多門下令預(yù)備隊增援，又發(fā)動瘋狂進(jìn)攻。戰(zhàn)至10時，守軍右翼部隊雖浴血對抗，卻難固守，便退至昴昴溪。10時30分，守軍左翼陣地小興屯失守，部隊且戰(zhàn)且退至紅旗營子、榆樹屯一帶。此時，長谷指揮步、騎兵在飛機(jī)、坦克配合下向二三間房主陣地進(jìn)攻。守軍苑崇谷旅及張殿九旅頑強(qiáng)抗擊。14時，日軍第39混成旅團(tuán)續(xù)到一個聯(lián)隊從三間房西側(cè)三家子加入戰(zhàn)斗。并與正面進(jìn)攻的長谷旅團(tuán)，全力夾擊。15時后，日軍又增加飛機(jī)12架、坦克12輛、大炮30余門，以猛烈炮火，將戰(zhàn)壕全部摧毀。守軍已激戰(zhàn)一晝夜，米水未進(jìn)，空腹苦戰(zhàn)，拼死肉搏，喊殺之聲驚天動，各旅死傷各半，無力再戰(zhàn)，遂撤至昴昴溪。中國軍連續(xù)鏖戰(zhàn)三日，傷亡3000余眾，斃敵2000余人。在三間房戰(zhàn)斗進(jìn)行最激烈時，馬占山雖電致各方增援，但是“吉林軍觀望不動，北平方面亦無一確切指示。自洮昴路戰(zhàn)事發(fā)生，所用子彈均黑龍江省舊存，且多霉?jié)癫豢坝�。一晝夜激�?zhàn)，已用去十分之九，士卒雖有斗志，其奈徒手不能應(yīng)戰(zhàn)何”。馬占山在傷亡慘重、彈盡糧絕、乞援無望的情況下，于18時15分下令各部撤出陣地。大部隊沿齊昴路向省城撤退，留騎兵于距省城18里之烏黑馬設(shè)防。22時，日軍又自紅旗營子追蹤而至。馬占山遂下令省府遷往克山，由苑崇谷旅掩護(hù)撤退，并率衛(wèi)隊500余人及騎兵700余扼守龍沙。

　　19日9時許，日軍主力占領(lǐng)距省城15里之榆樹屯，以猛烈炮火向省城轟擊。17時，日軍5000余人侵占齊齊哈爾。馬占山率部沿齊克路撤往克山、拜泉、海倫一帶集結(jié)。江橋之戰(zhàn)至此結(jié)束。