Несмотря на то что КВЖД находилась, по сути, на территории Китая, действия правительства Чан Кайши были явно провокационными. Правда, и СССР действовал далеко не в интересах дороги – среди работников КВЖД было множество сотрудников разведки, которые работали отнюдь не на пользу правительству Чан Кайши. Так или иначе, обмен гневными нотами и протестами завершился в июле 1929 года. Реагируя на очередную советскую ноту, 16 июля китайская сторона прислала ответ, в котором говорилось о том, что Китай вынужден пойти на меры по поддержанию общественного порядка и действия властей северных провинций являются вынужденным, учитывая противоправные действия советской стороны. Кроме этого там отмечалось, что в СССР без предъявления обвинений были арестованы тысячи китайских эмигрантов и торговцев, а тысячи оставшихся на свободе китайцев поставлены в условия, в которых они не имеют возможности зарабатывать себе на жизнь. Китайское правительство было согласно отпустить советских служащих КВЖД, если Советский Союз освободит всех китайских граждан, арестованных по политическим мотивам, и если всем китайским гражданам, торговцам и организациям будет гарантирована соответствующая защита.
Уже на следующий день из Москвы пришел ответ, в котором нота правительства Чан Кайши признавалась неудовлетворительной. Так как конфликт зашел в тупик, СССР объявил о разрыве дипотношений с Китаем, отозвал своих дипломатических, консульских и торговых представителей и выслал из страны китайских официальных лиц. В тот же день, 17 июля, был остановлен транссибирский экспресс, следовавший по КВЖД. 19 июля китайское правительство опубликовало манифест, в котором объясняло другим странам свою позицию в конфликте. 20 июля правительство Чан Кайши объявило о разрыве дипломатических отношений с СССР.
Практически сразу же после этого на границе начались активные маневры советских войск. 7 августа была сформирована Особая Дальневосточная Красная армия (ОДКА). Продолжался обмен нотами протеста, были попытки вести переговоры, однако они окончились провалом. Конфликт перешел в ту фазу, когда вопрос состоял не в том, начнутся ли активные военные действия в принципе, а в том, когда они начнутся. Взаимные провокации происходили едва ли не ежедневно, дошло даже до того, что жители приграничных районов создавали собственные отряды самообороны, которые давали отпор регулярным частям – как советским, так и китайским.
К 1 октября 1929 года основные силы китайских войск (около 5–6 тысяч человек и 20 орудий) сосредоточились у устья реки Сунгари в районе Лахасусу – Фугдин (Фучин). Советская Сунгарийская группа была расположена на северном берегу Амура в районе устья Сунгари. Понимая, что в сложившейся ситуации время работает на противника и что китайская армия с каждым днем наращивает число войск у границы, советское командование приняло решение первым перейти в наступление. Сунгарийская наступательная операция ОДКА началась 12 августа. Амурская флотилия в бою под Лахасусу потопила 7 из 11 находившихся там китайских кораблей, на следующий день город был взят сухопутными частями ОДКА.
Китайские формирования, уцелевшие в боях у Лахасусу, отошли к городу Фугдин (примерно 60 км вверх по реке Сунгари). Однако и там закрепиться им не удалось. Фугдинская операция (военные историки считают ее вторым этапом Сунгарийской наступательной операции), начатая ОДКА 30 октября, уже через пять дней окончилась полной победой советских войск.
Дальнейшее наступление ОДКА было направлено на два укрепленных района, находившихся возле городов Маньчжоули и Чжалайнор. Здесь китайцы активно готовились к обороне, ими были построены многочисленные укрепления и вырыты километры противотанковых рвов. Однако, несмотря на это, а также на установившуюся морозную погоду, 17 ноября 1929 года ОДКА начала так называемую Мишаньфусскую операцию. Ночью части Красной армии перешли по льду реку Аргунь и на рассвете атаковали китайские укрепления. Нападение было столь внезапным и при этом хорошо организованным, что первая линия обороны была смята буквально за несколько минут. Одновременно с этим кавалерийские эскадроны перерезали железную дорогу у Чжалайнора, так что китайцы не могли ни отступить по ней, ни подвезти подкрепления. Китайские солдаты оказывали ожесточенное сопротивление, но 18 ноября бойцы 35-й и 36-й стрелковых дивизий ОДКА при поддержке танков завершили разгром противника прежде, чем успели подойти подкрепления.
