哈尔滨为东北门户，是北满的政治、经济、文化中心。这里既是中苏共管的中东铁路的枢纽，又是华洋杂处的国际市场。该市是东三省特别行政区署所在地（道里为东三省特区所属，道外为吉林省所属）。“九一八”事变后，日军一度想进攻哈尔滨，但日本政府担心苏联的干涉而遭到陆相南次郎的阻止。日军侵占齐齐哈尔后，抵近苏联国境。由于苏联外交人民委员李维诺夫向日本重申实行不干涉政策，因而助长了日本的侵略气焰。
哈尔滨特区行政长官张景惠于９月２７日宣布成立“东省特区治安维持会”，自任会长，叛国投敌，并利用日军供给的大批军火，招募伪特区警察部队，扩充武装力量。
同年１１月，以诚允为主席的吉林省抗日政府在宾县、以马占山为主席的黑龙江抗日政府在海伦相继设署办公，极大地鼓舞了吉、黑两省人民的抗日斗志。日本关东军为进攻哈尔滨，首先要以武力“讨伐”抗日武装。１９３２年１月，由降日的原吉林省军编成的伪军，在叛国投敌、被日军任命为“吉林省剿匪司令”的原东北军骑兵第１６师师长于琛澄率领下开始“讨伐”吉林省抗日政府。１月１６日，于部伪军在榆树被东北军第２５旅击溃。２７日，伪军在南岗、三棵树地区又遭到李杜、丁超等部的反击，前后伤亡７００余人，进攻受挫。于是关东军决定直接出兵。
１９３２年１月２８日晨，本庄繁在得到参谋本部同意派兵“护侨”的复电后，立即命第３旅团长谷部照率第４联队、炮兵大队及坦克２辆，从长春乘火车去哈尔滨“护侨”。当日本海军陆战队在上海发动“一?二八”事变后，国内外视点都集中在上海。日军想利用这个机会侵占哈尔滨，于是参谋本部急令关东军增加兵力攻占哈尔滨。
本庄繁于２９日下达作战命令：第２师团向长春集结，尔后以车运至哈尔滨；混成第４旅团一部，从齐齐哈尔以车运至安达、肇东，从哈尔滨北面策应第２师团作战；关东军飞行队第１、 第３、 第８、 第９中队掩护第２师团集结、开进和进攻。
长谷部率第４联队从长春乘火车出发。由于铁路多处被东北军破坏，２９日拂晓，其列车到达松花江南岸的老哨沟一带时即受到东北军的攻击。日军立即改为攻击前进，在不断遭到阻击的情况下，于当晚进至三岔河以北的石头城子村。
在吉林抗战的东北军各部为了统一指挥、抗击日军的进犯，于１月３１日组成了吉林自卫军。众将领推举李杜为总司令。自卫军的编组如下：
吉林自卫军总司令李杜
中东路护路军总司令丁超
前敌总指挥王之佑
总参谋长杨耀钧
第２２旅旅长赵毅
第２５旅旅长马宪章
第２６旅旅长宋文俊
第２９旅旅长王瑞华
暂编第１旅旅长冯占海
骑兵第１旅旅长宫长海
骑兵第２旅旅长姚殿臣
山林游击队统领宋希曾
日军在三岔河遭到重创，并知吉林自卫军成立后，一面修路准备再犯，一面由关东军总司令本庄繁致函自卫军，称“苏俄政府并不反对该军使用中东路运输部队，请丁、李对局势放大眼光，抵抗无益”，企图逼丁、李放弃抵抗。
１月３０日，向哈尔滨进犯的关东军第３旅团长谷照部于当晚８时进抵双城车站。当时第２２旅赵毅部正在此设伏。日军先头部队军车２列到站后，日军下车集结，准备部署对哈尔滨的进攻。设伏部队乘敌架枪吃饭、毫无准备的有利时机，突然从三面发起攻击，以猛烈的火力将敌压迫于站台上下，继而以刺刀、手榴弹与敌展开白刃战。日军措手不及，死伤甚重。３１日天亮后，第２２旅部队方撤离战场。日军被迫停止待援，并修筑了临时前进机场。
双城失守，哈尔滨门户洞开。自卫军将大部兵力配置于哈市城南及东南、西南的顾乡约屯、病院街、旧哈尔滨城、拉拉屯一线。日军第２师团各部于２月３日先后到达苇塘沟河地区。４日下午，日军展开于铁路两侧的顾乡约屯以南、永发屯、杨马架一线，第３旅团在铁路以东，第１５旅团在铁路以西。炮火准备后，日军发起攻击。吉林自卫军利用工事和村庄房屋顽强抵抗，炮兵集中火力对进攻的敌军实施歼灭射击，杀伤了大量敌人。日军攻击顿挫，转为就地防守。
２月５日拂晓，自卫军开始反击，首先以炮兵实施火力准备，对铁路以东的日军第３旅团阵地集中射击，尔后步兵开始出击。第一线日军陷于苦战困境。第２师团长多门二郎急令炮兵对反击的自卫军实施拦阻射击，并将坦克队和预备队投入反击。飞行队的４个中队从双城临时前进机场起飞，轮番轰炸、扫射，以支援地面部队作战。战斗异常激烈，双方伤亡均众。由于自卫军没有空军支援，日军飞机威胁甚大，于５日下午全线撤至哈尔滨以东地区。日军侵占哈尔滨后，沿中东路向东进犯，于３、 ４月间相继占领了哈东的海林、宁安、方正等要地。
哈尔滨的沦陷标志着在东北三省的抗日政权和东北军的瓦解，以东北军为主体的抵抗活动趋于消沉，代之而起的是各地义勇军的抗日斗争。
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