德军和日军同时在东西两线，向苏军发起了联合攻击，一时间天空战机如云，地面到处是火海，天上和地下同时在进行着血腥地撕杀。
倭国海军的苍龙号和翔鹤号两艘航空母舰，同两艘战列舰和十几艘驱逐舰组成的战斗群，也由千岛群岛驶入鄂霍次克海，在尼古拉耶夫次克（庙街）附近的海域游弋，准备支援第二次贝加尔战役中的倭国陆军。
在这次战役中，一线进攻的部队全部为日军。本来鉴于伪满洲国军在第一次贝加尔战役中的出色表现，司令官山田乙三大将对满洲国军十分欣赏，因此倭国远东方面军司令部，决定投入四个师团的满洲国军，并且作为精锐的一线主力和主攻部队。另外两个师团的满洲国军，一个负责伪满皇帝所在地库页岛的防卫，另一个师团部署在中国边界上监视我东北边防军。
伪满洲国治安大臣于芷山，已经暗中归顺了新政府，听到这个消息后十分着急，立即派出心腹将情况汇报给我军情报部远东站，随后立即转给了东北军区司令员周远。周远司令员分析了目前远东的局势，决定同伪满洲国军联手上演一出苦肉计，迫使倭国人改变主意。中国东北军区边防军，主动挑起边界争端，多次同驻守远东边境的伪满洲国军交火，多次炮击苏联远东境内的日军。还在黑龙江上击沉两艘满洲国水警巡逻炮艇，造成了一定的人员伤亡。
中国境内的各种媒体也推波助澜，竞相报道东北远东地区的冲突，谴责倭国和伪满洲国军向中国军队挑衅。并且煽动民族情绪，在哈尔滨、沈阳、长春、北京等城市，还爆发了市民和学生的示威游行，敦促中国军方采取必要的行动，收复曾是属于中国的领土。
一时间谣言四起，苏联塔斯社也跟着浑水摸鱼，暗示中苏之间似乎存在着秘密联盟，中苏要给日军两面夹击等等。满洲边境局势剑拔弩张，东北军区煞有介事地炫耀武力，每日强5型强击机群，沿着边境低空飞行，强烈的爆破音吓得对面日伪军屁滚尿流。成群的武装直升机也频繁起落，地面坦克部队也频繁调动，搞得满洲边境乌烟瘴气，一派要开仗火的紧张景象。
苏军外贝加尔方面军，专门为贝加尔战役组成了总指挥部，外贝加尔方面军参谋长扎哈罗夫任司令员，统一协调指挥贝加尔湖地区的防御作战。司令部设在了乌兰乌德，并以乌兰乌德作为战略支撑点，沿乌达河和色楞格河，建立起坚固的最后防线。并在乌达河南岸的基任加、彼得罗夫斯克、霍穆尔希比尔、塔尔哈巴台、恰克图等许多城镇，都建立起坚固的堡垒，储存了大量的弹药、食品和淡水，做好了同日军打艰苦的巷战准备。苏军统帅部给这些堡垒司令官的命令是：不许后退一步，战至最后一人。
日军的炮火铺天盖地，大批的飞机也开始对苏军的目标狂轰滥炸，在坦克的掩护下的步兵采取多路突袭，向苏军的各个堡垒展开猛烈的进攻。
苏军的炮火也不示弱，在日军的攻击道路上也筑起一道弹幕，密集的炮火将突击的日军坦克和步兵覆盖。苏联空军的战斗机同日军的飞机，在空中展开激烈地争夺，不时地有双方被击落的飞机拖着浓烟坠下。
在大战展开的当天，苏日军队的指挥官们，在战场上都看到了一个奇特的景象。交战的双方从天上到地下，几乎所有的武器都是一样的，除了敌我识别的标志。整个战场成了中国武器的试验场，看得苏日两国军队的指挥官心里隐隐作痛，有一种被出卖的耻辱感。交战的双方都使出了全力，旗鼓相当的火力中，苏日两军杀得难解难分。双方重炮群对轰，成群的战机捉对厮杀，坦克搅在一起混战，步兵在密集的弹雨中血战。
当天，中路日军便攻陷了彼得罗夫斯克，北路日军也突破了苏军防线，南路日军进展不顺，在霍穆尔希比尔几次攻击未果陷入苦战。大批的日军以小队为单位，绕过苏军的堡垒防线，潜入了贝加尔湖以南的丘陵山区，以苏联西伯利亚大铁路沿线为目标，从事偷袭和破坏活动，最终目标是伊尔库斯克。
在霍穆尔希比尔德废墟中，哈什卡少尉率领一个排的苏军，同日军进行着激烈的巷战。凭着机动灵活的战术，全排四十余名战士才仅仅阵亡2人，重伤1人，轻伤5人。苏军所用的武器不是波波莎冲锋枪，也不是苏军步兵最常用的莫辛。纳甘式步枪，而是中国抗日战争是最常用的武器二十响。