20日夜，俄军第三步兵师开始从新沙赫京斯基撤出，乘车赶往双城子，撤退行动严格保密，前沿的巡哨和值勤由后卫部队照常进行，主力部队从城外道路绕往火车站，未曾惊动居民，火车开出时禁止鸣笛，运兵的车皮涂上红十字伪装成运伤员的车皮，运火炮的车皮则将火炮周围堆满木材伪装成运货车皮，沿线布置了3个骑兵团和大批护路巡逻队。一整夜，华军都未曾察觉第三师的移动，派出侦察铁路线状况的小股骑兵侦察队不是被击退就是被消灭，侦察队没有取得有实际价值的情报。直到次日清晨，华军第13步兵师的3个旅和第11师的33旅仍集结在新沙赫京斯基周围，另外还得到两个骑兵团的支持，合计兵力达4万8千人，集结的军属和师属火炮包括36门0毫米重榴弹炮、72门105毫米加农炮和48门90毫米榴弹炮，旅属火炮包括72门75毫米野战炮和24门100毫米迫击炮。而此时新沙赫京斯基俄军的环形阵地内，只有前沿布置着不到两千名可快速撤出阵地的骑马步兵。原来的炮兵阵地上安设了用木头和铁皮拼成的假炮，为免露馅，还在假炮上方设置了蓬布和树枝作掩饰，而各团营地内总共可供约两万人使用的营帐也还留在原地，以便欺骗华军的空中侦察队。

21日晨9时，第三野战军司令官陈星云中将接到侦察飞机的报告：“……敌阵地比较安静，部分阵地似乎作了防空伪装，昨天发现的火炮大多已不在原地……”

陈星云对这份报告并不在意，毫不犹豫地下令，第32旅准备按计划执行对双城子要塞的佯攻，第33旅准备按计划执行穿新沙赫京斯基与双城子间的穿插作战，第13步兵师准备按计划夹击新沙赫京斯基之敌军，野战军属航空浮空集群亦应按计划分批出击，支援地面作战。

命令传至前线，第三野战军各部于9时30分同时开始行动，第32步兵旅与第5骑兵旅的第13、14团从新沙赫京斯基以南5公里外展开，驱散俄军少量骑兵队和护路巡逻队，向铁路沿线的两个俄军据点群发起猛攻，迅速夺取这两个据点，布置起南北两重背对防线，割断了新沙赫京斯基与双城子之间的铁路联系。

第13师则集中两百多门大炮猛烈轰击新沙赫京斯基西北方面的防线，俄军当然无力还击，前沿守军纷纷撤出阵地，骑上马向东部的沼泽和森林中退却。

31旅则在第三野战军参谋长赵民河的注视下，对双城子要塞发起了佯攻作战。为达到吸引俄军注意力的效果，为31旅提供火力支援的炮兵力量也十分可观，合计18门0毫米重炮、54门105毫米加农炮和18门90毫米榴弹炮，另外还集结了24门旅属的75毫米野战炮。独立第四炮兵旅第20特别重炮团的3门305毫米重型攻城炮昨晚才运到，连夜装配完毕，一大早也加入了炮击行列，首先发出了一排撼人心肺的剧响，350公斤的巨弹沿着低伸弹道飞向俄军坚固的水泥要塞，炸出几团绚烂火团。随即大小火炮一起开放，俄军阵地前沿顿成火海，部分堡垒炮台也遭弹雨包围，火团骤闪骤灭，硝烟散乱起伏，俨然大举进攻之前奏。

俄军进攻部队此时尚未进入出发阵地，所以并未受到严重打击，猛烈的炮击却使斯特塞尔中将吃了一惊，以为己方情报失误，华军的真正进攻方向却在此处，连忙派人到各阵地询问情况，不久从新沙赫京斯基传来消息，华军正以重兵猛攻该处阵地，斯特塞尔才放下心来。不料很快又传来消息，华军步兵正在炮火掩护下，自要塞西面跃出战壕，向要塞前沿阵地接近。

“不会吧，难道我们判断失误？敌军已经把各预备师团也投入了战斗吗？”

斯特塞尔疑惑起来。

“现在担心也没用，命令要塞的重炮兵向敌人步兵开火吧。”

旁边康特拉琴柯少将说道，斯特塞尔也暂时拿不出主意，只好照办。

不一时，有人来报，说是要塞重炮刚一开火，敌军步兵就已躲了回去。

“不过如此嘛。”

斯特塞尔得意起来，旁边康特拉琴柯却不以为然道：“如果对方真想进攻要塞的话，炮火准备的时间应该要长得多，步兵的进攻也应该坚决得多，不会如此轻易就放弃，我看敌人只是在徉动而已，意图大概是要牵制我军，使我军无法去救援第3师。他们应该还不知道，第3师已经撤了回来，现在我们至少可动用十个步兵团和五个骑兵团去进攻当面之敌，可用的野战火炮也增加到300门，要塞的十多门重炮也可以对那个方向上的敌人阵地实施轰击。如此一来，歼灭或重创要塞西面之敌的作战目标就更有希望实现了。现在我们应该动用手头的全部300门大炮对敌人的步兵和炮兵阵地全力轰击，步兵按今天凌晨的修订计划分三波次发起突击，骑兵在步兵两翼掩护并包抄敌军侧翼，坚决实施歼灭作战。”

“恩，歼灭作战，这么说来，是时候开始了。”

斯特塞尔摩拳擦掌起来，一长串命令迭连下达，俄军的作战机器快速运转起来，很快，俄军安排妥当的260门火炮开始向华军阵地猛烈轰击，布置在前沿的3个华军75毫米野战炮连几分钟内即被压制住，华军草草筑成的战壕和射击掩体被一段段轰毁，刚刚退回出发阵地的华军32旅的94、95团遭到如此急促密集的炮火轰击，损失惨重，部分连队解体，溃兵拥向后方。

正在空中巡逻的华军飞艇和飞机立即向地面报告了俄军炮群的位置，华军重炮由空中校射，向俄军炮兵阵地反击，但因俄军火炮多置于坚固据点和掩体内，未能有效压制住。

1个多小时的炮火准备后，分属3个师的10个俄国步兵团开始对华军阵地发起波次突击，共有5个团构成第一波，3个团构成第二波，2个团为第三波兼预备队。

俄军的作战正面约10公里，主要突击正面约5公里。第3师的2个团布置在战线北段，第4师的4个团布置在战线中段，第5师的4团布置在战线南段，第4师和第5师担负主攻任务，第3师负责掩护和牵制。

俄军出发阵地距离华军最前哨的掩体不过1000码（914米），距华军主要防御线大约2公里。双方阵地之间混杂着草地、田地、栅栏、小土坡和稀疏的树木，华军方面的射界并不算开阔，俄军方面可利用的掩蔽物也不少，何况俄军占有绝对的数量优势，第一波攻击即展开了5个满编步兵团约两万人，虽然其后的第二波和第三波的5个团均不满编，却也有一万七千人左右。此外，俄军还在步兵部队两翼和侧后展开了5个骑兵团大约4000名骑兵执行掩护和快速支援任务。俄军当面的华军32旅经过10余天作战后，可用兵员不过8000人，且部署在前沿的两个团一开始即遭俄军炮火猛击，战斗力遭到严重削减。

眼看着形势骤变，一直呆在前沿观看32旅实施佯攻作战的野战军参谋长赵民河中将立即策马赶往己方主阵地线后方2公里外的第11师师部，找到师长郑虹少将，劈头就道：“快派出预备队，敌军重兵攻过来了。”

郑虹指了指身边气喘吁吁的一名参谋官：“下官已经知道了，我正想去前面亲眼看个明白，再做决断……”

“我已经看明白了，现在我们一起去前面，不过要立即命令31旅动起来，还要发电报给司令部，让他们调拨援兵。”

“是，我这就去办。”

当赵民河携郑虹来到距离前线主阵地几百码外的一处小坡上时，两人清楚地看到了一股股人流从要塞的前沿阵地中涌了出来，在原野上散开成散兵线，一点点，一片片，一股股，向两人所在之处逼近。

“轰隆”一声，一发炮弹打在赵民河前边十几码外，灰土落了赵民河等人满头满脸，一名随行参谋官小腿被弹片击中，被郑虹嘱令赶回司令部包扎。

接连又有三四发炮弹打在附近，郑虹紧张起来：“参谋长，这里太危险，还是回师部去吧。”

赵民河看看前面远方，又转头看看后面的树林，树林后即是司令部所在。

他点点头：“这里危险的话，就换个地方，但暂时还不要回师部，我们再到别的地方看看，敌人刚刚开始动作，形势还不大明朗，我们看清楚了才好组织反击。对了，发电报请求空中支援了吗？”

“已经发了，不知道什么时候可以来。”

赵民河拍拍马头，举起马鞭向更接近阵地一处矮坡指去：“希望他们赶快点吧，好了，我们往那边去看看，不知道32旅能顶多久。”

“32旅顶得住的，我敢打包票。”郑虹说道。

“看看再说吧。”

赵民河双腿夹了夹马肚子，马鞭一抽，冲下土坡，郑虹等人跟在后面一溜而下。一分钟后，一发炮弹正好击中赵民河的立马之处，无意间回首望见此景的郑虹不由倒吸一口冷气。

此时，华军布置在隐蔽掩体中的团属、营属轻型火炮开始向俄军步兵轰击，配备了精密瞄准具的华军狙击手以精准火力疯狂屠杀俄军领头军官，轻重机枪也断断续续地发言起来，俄军打头的几个营遭到严重杀伤，但俄军的凶猛炮火逐渐将华军步兵的抵抗压制了下去。俄军步兵步步逼近，夺取了若干前哨据点，又向华军主阵地线压过去，眼看俄兵越冲越近，最前面的人将要踏上主阵地线的战壕边缘，忽然几排枪弹急促发来，扫倒一片俄兵，原来是作为32旅预备队的96团已然赶到，以营连为单位，补进了战线中，暂时遏制了俄军的前进势头。

俄军当然不肯罢休，仗着兵力雄厚，加紧攻击，炮火猛洗华军阵线，枪弹乱飞如蝗，远东第6师师长纳英杰少将亲率本部3个团在战线南段猛攻，付出巨大代价后，突破了华军94团阵地，西伯利亚第6骑兵师师长米辛科少将立即率本部4个团3200名骑兵从突破口中迅速穿出，向华军后方地域的炮兵阵地、后勤仓库和司令部席卷而去。

赵民河把这一幕着实看在眼里，料到事情不妙，心急如焚，就要率身边的警卫队去阻挡俄军，诸卫兵当然不允，旁边郑虹更是好言相劝，与众人一起挟持着赵民河，退向师部。跑到半路，斜刺里杀出数十俄国骑兵，在头顶上旋舞着马刀冲杀过来，警卫队举枪拦射，击倒数骑，余者蜂拥而近，赵民河与郑虹亦拔出随身左轮枪，连扣扳机，打落好几名敌兵。然而敌兵人多势众，呼啸而至，眨眼间战斗已转为近身肉搏，刀飞血舞，马嘶人号，不一时，十来名警卫员只剩下三四人尚在马背上，随行的参谋官全部落马，赵民河与郑虹亦不得不抽出指挥刀与敌拼杀，然而几番砍杀，敌兵还有二三十骑，己方战士却几近全灭。赵民河不由大叫一声：“天欲葬我于此乎！”

俄兵也不知他叫的什么，扬鞭策马，围聚过来砍杀他，那边郑虹郑师长，见形势危急，冲过去在赵民河马后狠抽一鞭，只把自己挡在了敌兵面前。赵民河的战马嘶叫一声，窜出敌阵，向北奔去，赵民河转头一看，却见郑虹被敌兵围杀，遂调转马头，又挥刀过去助战，连着砍杀了两名敌兵，不料一弹袭来，正中赵中将左肩，手一软，松开缰绳，落下马来。郑虹见状便急着过去援救，一分心，被一名敌兵砍中右臂，马刀失手而落，眼看手无寸铁，将束手就擒。忽地一阵枪弹，撂倒十数俄兵，残余几个俄兵大为惊慌，回身要逃，却被大队华军骑兵堵住后路，尽数就戮。

郑虹仔细看去，及时赶来救援的乃是师部的骑兵侦察营，那营长王涛此时收了左轮枪，策马过来敬礼。郑虹夸赞他两声，便要他派人为中弹跌落地上的赵民河裹伤。王涛唤过两名卫生员，分别为赵民河与郑虹包扎伤口，又报告道：“31旅的91团已经在师部布置好防御，92团已赶去保护炮兵阵地，93团正在赶来，师长不必担心，且先随我等返回师部。”

郑虹点头道：“就如你所言，要照顾好赵参谋长。”

那边赵民河听到，回他一声：“郑师长，我没事，这就上马。”

“那我就放心了，我们现在就回师部，再做打算吧。”

“没问题。”

一行人快马加鞭，奔到师部，31旅旅长潘旋准将马上迎过来，先谢罪一番，郑虹让他不必在意，便先问他31旅情况。

“敌大队骑兵刚刚向师部发动冲击，已被91团的步兵和旅属炮兵击退，重炮阵地那边有92团防卫，想必也无大碍，93团正在赶来，应该马上就到。”

说话间，数颗炮弹在师部帐篷附近炸开，想必是骑兵用的轻炮，没有造成多大破坏。郑虹立即出帐观望，看到南边大股俄军骑兵正在编列作战队形，回头对潘旅长道：“看来敌军骑兵还要冲过来，顶得住吗？”

“请放心吧，我都布置好了，来多少死多少。”

“但愿如此。”