1931年9月下旬，日本在占领辽宁、吉林两省之后，便开始谋划夺取黑龙江省。日本觉得“此时正是夺取北满的绝佳时机”，不过，若关东军打算进入这一地区，就不能不考虑对苏关系，所以没敢直接贸然出兵，而是选择收买和利用汉奸为其办事。于是，日本以让对方担任黑龙江省长、接济军火、扩充武力以及给予金钱等好处为诱饵，收降了洮辽镇守使张海鹏。

张海鹏

10月1日，张海鹏宣布独立，自封边防保安总司令。他利用日军提供的3000支枪、20万发子弹和20万元现金等资源来扩充军队。原本他手下有3个团，共9695人，在此基础上，他将部队统编为8个骑兵支队、1个骑兵独立团和1个步兵独立团，准备进攻黑龙江省。

九一八事变发生时，黑龙江省有东北政府军3万多人，分别驻扎在扎兰屯、海拉尔、黑河、克山、满洲里、拜泉等地。

10月10日，黑河警备司令兼步兵第三旅旅长马占山，经张学良任命，代理黑龙江省主席兼代东北边防军驻黑龙江省副司令官，谢珂则担任军事副指挥兼参谋长。

10月13日，张海鹏命令他的旅长徐景隆带领3个团作为先锋，向黑龙江省发起进犯。

10月15日，黑龙江省的重要官员开会讨论应对之策，对于是战是降，大家意见不一。当时，谢珂主持军务，为了阻击敌军，他紧急命令警卫队团、工兵营两个连、辎重兵1连、炮兵1营开赴嫩江江桥北岸，构筑防御阵地。

16日拂晓，日军驱使伪军向嫩江桥发动攻击，徐景隆触碰到地雷身亡，伪军因伤亡惨重而溃退。为了防止伪军再次进犯，守军将嫩江桥炸毁三孔，这使得张海鹏部队进入齐齐哈尔的企图破灭，同时也为马占山在嫩江北岸布防争取到了时间。马占山得知伪军向江桥进犯的消息后，便从黑河南下。

10月20日，他在省会齐齐哈尔宣誓就职，发布公告安抚民众，整顿社会秩序，还致电前线将士，要求他们奋力阻击敌人，尽到守土的职责。并且在22日，他发表了对日抵抗宣言，宣称“凡侵入我境者，誓决以死战”。

随后，马占山调遣了1个步兵旅和2个骑兵旅。为加强江桥防务，3个步兵团、1个炮团，再加上原有的警卫队团等，总计约1.6万多人，分别部署在了嫩江桥以北的大兴、汤池、三间房、昂昂溪、富拉尔基等地，构建起了三道防线。

马占山

日军妄图利用伪军侵占黑龙江的阴谋破灭后，决定直接出兵。10月25日，日本驻黑龙江省领事清水八百一奉上级命令，向黑龙江省政府发出照会，声称“满铁将派遣工人修复江桥”。黑龙江省政府立刻进行了回复，果断拒绝了这一要求。26日，日军第29联队以所谓“匪患”危险为借口，占领了四洮（四平至洮南）全线。

27日，新任齐齐哈尔特务机关长林义秀少佐以关东军司令部的名义，向马占山提出要求：“要迅速修复嫩江桥，期限为一周。”29日，清水根据日本外相币原喜重郎的训令，通知黑龙江省政府：“要直接在日军的保护下开始修桥。”这显然是日军进犯黑龙江省的公开信号，黑龙江省政府再次予以拒绝。

与此同时，关东军制定了“关于修复嫩江桥的要领和为修理江桥的护卫要领”。并且，命令以第2师团一部组建嫩江支队，由步兵第16联队长滨本喜三郎大佐担任支队长，该支队下辖步兵第16联队、步兵山炮队、野炮兵第2联队第1大队、骑兵第2中队、工兵第1大队第2中队、无线电1班、空军第8中队以及半个野战医院，总人数约4000多人。11月1日，嫩江支队主力从长春和吉林出发，2日晚，在泰来附近集结完毕。

11月3日，滨本派遣炮兵抢占江桥南岸的有利地形，开始构筑工事，为进攻做准备，同时派工兵到江桥准备进行抢修。与此同时，嫩江支队主力3000人，在铁甲车和飞机的掩护下，抵达了江桥站。为了避免冲突，中国军队撤到了距离江桥18华里的大兴一带阵地。

就在嫩江支队抵达泰来的当天，林义秀奉关东军司令部之命，向黑龙江省政府发出了关于修复江桥的通告：“在11月4日中午12时以前，两军都要撤至距桥十公里以外的地方，在修桥任务未完成之前，不得进入这十公里的范围之内。日军曾发出一份“通知”，其中声称“对不答应上述要求者，视为对日军怀有敌意，当依法诉诸武力，特此警告”。实际上，这份“通知”就是日军向黑龙江省发起进攻的最后通牒。

马占山收到日军的这份通知后，马上召集军政绅商各界代表在省府开会，共同商讨应对之策。会议开始时，战与降两派的意见僵持不下，不过最终会议作出决定：“如果日军侵入我方阵地，就要进行抵抗。”

会后，马占山命令警卫团团长徐宝珍立刻返回前线，同时让步兵第3旅李青山团长率队前往增援。徐宝珍到达前线后，根据江桥北岸的地形状况重新进行了布防。他安排第1营在正面扼守江桥及铁路，第2营和第3营分别部署在左右高地；炮兵连及步兵第2旅吴德霖团2营则驻扎在大兴站，作为预备队。

马占山

11月4日，战斗打响。在这场战斗中，中国军队伤亡达3000多人，击毙敌军2000余人。然而，马占山面临着伤亡惨重、弹尽粮绝且求援无望的艰难处境，无奈之下只好命令各部撤出阵地。

11月4日凌晨5时，日军嫩江支队主力抵达江桥站，随后派出小股部队闯入嫩江桥左翼阵地，还在陈家窝堡抓走了3名守军哨兵。这时，日本驻黑龙江省领事清水前往省府，提出协商避免两军冲突的办法。经过商议，决定合组一个委员会前往江桥，劝说两军撤退。

早上8时，黑龙江省派遣步兵第3旅参谋长石兰斌上校与日军驻齐齐哈尔的特务机关长林义秀少佐前往江桥，要求各自部队后撤。当石兰斌正在向守军讲话时，林义秀逼迫他签字承认黑龙江省军队后撤并立即下令，石兰斌坚决予以拒绝。

9时10分，日军主力从江桥站出发。到了正午时分，日军接近大兴站，双方随即开战。15时，林义秀再次向省府提出前往前线劝告双方撤军的请求。黑龙江省政府于是派秘书韩书业、副官那副官，会同林义秀等人乘坐专车前往江桥。当专车经过大兴站时，遭到日军飞机轰炸，专车被炸毁，那副官也受了伤。

与此同时，由滨本大佐指挥的4000多名日军，在7架飞机、4辆坦克和40门重炮的掩护下，向江桥发起了进攻。在战斗中，先是500多名日军步兵冲进江桥左翼阵地，接着日军主力朝着江桥正面的大兴线主阵地发起猛烈攻击，妄图从中间突破后一举占领该区域。中国守军毫不畏惧，立刻奋起反击，双方甚至展开了激烈的白刃战。

日军抵挡不住，只好撤向江岸，没想到又遭到预先埋伏在芦苇中的中国军队的截击。就在这时，日军的援军赶到了，但他们还没站稳脚跟，又遭到了守军骑兵的夹击。一部分日军退回，另一部分则被包围歼灭。一直战斗到20时，日军战败撤退，留下了400多具尸体。

到了夜里，日军连续炮击后，乘坐上百只船进行偷袭。当船靠近北岸时，潜伏在芦苇里的中国军队突然开火，日军仓促应战，很多人伤亡后落入水中，其余的都退回了。这一天，中国军队伤亡300多人，日伪军伤亡达1000多人。

5日4时，日军重新组织力量发起进攻。6时，他们用数十门大炮对守军阵地进行炮击。7时，8000多名日伪军在大炮和飞机的掩护下开始渡江，其中日军从中间进攻，伪军从左右两侧进攻。当船行驶到江心时，中国军队猛烈还击，日伪军虽然伤亡惨重，但仍挣扎着强行渡江。10时，日军占领了江岸的第一线阵地，守军分别撤到左右两翼阵地。随后，日军向第二道防线的大兴阵地发起猛攻，不过遭到了守军的顽强抵抗。

中午时分，马占山赶到前线指挥作战。他命令吴德霖团和徐宝珍团从正面进行反攻，同时紧急调遣骑兵第1旅萨布力团从两翼包抄日军。从15时开始，双方展开血战，一直到天黑。由于中国军队采用步兵和骑兵包围式的反攻战术，日军遭受了巨大损失，不得不向后撤退。与此同时，守军还击溃了伪军，夺回了被占领的阵地。在这场战斗中，中国军队伤亡200多人，日军死亡167人，受伤600多人，伪军阵亡700多人。

6日，日军增派的部队纷纷到达江桥并加入战斗，包括第29联队第1大队、第76联队第3大队，第2师团第3旅团长长谷少将率领的第4联队、野战炮兵第2大队、工兵2中队1小队，混成第39旅团炮兵第2联队第3大队，总共有一万多人。

凌晨2时，日伪军再次发动进攻，守军的步兵第4、5团（各少一个营）以及卫队团等顽强抵抗。战斗到4时，又以骑兵1旅作为左翼继续投入战斗。步兵第2旅的两个团作为右翼部队，朝着日军的两翼发起了反击，战斗持续了4个小时。战斗期间，马占山亲自到前线指挥督战，这让士兵们士气大振。到中午12点的时候，成功将日伪军击退。

然而，日军很快增派了大批主力部队，发起了猛烈的强攻，最终占领了大兴主阵地。中国军队毫不畏惧，与敌人展开了激烈的白刃战，喊杀声震耳欲聋。他们多次奋力拼杀，夺回了失去的阵地。但由于连续多日苦战，部队伤亡惨重，又没有援军赶来，弹药也快用光了，工事被破坏后来不及修复，无奈之下，中国军队在当晚撤到了三间房一带。

在这场战斗中，中国军队伤亡1850多人，击毙日伪军2000多人，还击落了1架日军飞机。日军的滨本支队几乎被全部歼灭，高波骑兵队也伤亡惨重，所剩无几。

11月7日早上7点，大批日伪军在10架飞机的掩护下，向三间房南汤池发起了猛烈攻击。就在这时，张殿九旅和苏炳文旅的1个混成团及时赶到并发起反攻。战斗一直持续到午后，最终成功将日伪军击退。在这场战斗中，中国军队伤亡300多人，击毙、击伤日军600多人、伪军1000多人。