查团2000士兵就从哈尔滨城内跳了出来，对俄军的外围阵地发起进攻，与此同时，城外的中国军队开始对俄军发起攻击，在内外夹击之下，俄军外围阵地立即溃败了，大量俄军举手投降。
19日晚上，393旅从扶余县感到了哈尔滨，进攻哈尔滨的中国军队达到了两万三千人（约1000人已经阵亡），反观俄国人由于外围阵地的丧失致使外围防御的士兵被前后夹击，背负人数高达4000余人，俄军总人数下降到了一万九千人。
到了20日凌晨，双方依旧在哈尔滨市道里区与道外区激烈战斗，39军从东南西三个方向采取小纵队切入，三个突击营齐头并进，当部队进攻到哈尔滨火车站的时候，遭到了俄军的伏击。俄军故意放中国军队391旅一团一营靠近哈尔滨火车站正南广场，随后伏击部队从两旁的建筑物站了起来。左右两挺马克西姆重机枪将子弹倾洒在一营士兵之中，中国士兵纷纷中弹到底，寻找建筑物躲避子弹。这一次伏击让中国军队损失惨重，一营387人，仅有87人撤了出来，包括营长副营长营参谋三个连长两个军士长和六个排长。
俄军在在车站前放了近一万士兵，而与之相对应的就是中国军队，在进攻哈尔滨的这一夜中阵亡近2000人，但