对红军来说接下来的任务就是解放牡丹江，其战略地位非常重要，是日军第一方面军司令部所在地和前线仓皇撤退的第5军撤退的必经之路，必须将其尽快拿下。
日军也意识到了牡丹江的重要性，依托第5军第三道防线即东面的老爷岭一线展开防御。第135、126、124师团匆匆构筑好了防御工事。
当时日军第五军命令各师团“按计划行事”，而这个所谓的计划让人哭笑不得，为什么呢？因为第五军所谓的计划还是战争爆发之前的那一套，就是绥芬河一线的防御工事大量杀伤苏军，削弱苏军锐气，然后依托第三道防线打阻击战直至全面反击。
但是前面说了，红军的装甲部队快速的越过了日军的第一道防线，根本就没给日军什么迟滞的机会。以至于第五军主力部队构筑的第三道防线很不完善，几乎就是匆匆上阵。而且由于红军推进迅速，日军的内线被搅和的天翻地覆，指挥关系一度发生了混乱，第五军的三个师团主力进入防御阵地的时间极其不统一，留下了相当多的空隙。
而这对于红军的一干战斗经验相当丰富的老油条来说，简直太简单了。从7月22日开始，红军首先向日军第124和第126师团发起进攻。
当时日军的情况是这样的：第370联队和伪蒙军各留一个大队在林口以东的公路上防御，第369联队的一个大队则留在东安掩护主力撤退。另有第368、370联队各一个大队驻防在牡丹江城东。之后的一段时间中，第135师团主力也陆续抵达现场，其中两个大队加强给第124师团。而第126师团仅留下第279联队1大队、第31反坦克大队的一个中队及奇袭中队殿后，主力则继续向军部指示的预定防御阵地撤退。
截止到7月日清晨，第124师团抵达了穆棱以西展开防御。此时一些侥幸从苏军控制区逃出来的溃兵也抵达了第124师团的防区，见到这些斗志全无如丧家之犬的士兵时，第124师团的军官们是相当的气愤。认为这些混蛋完全不像个男人完全不配穿上皇军的战袍。
当然，第124师团的这些军官很快就会发现他们也不会比这些溃兵强多少。因为苏军已经跟上来了！
双方的战斗也随之爆发，必须说第124师团最初是信心满满的，他们认为自己的防御工事还是很不错的，至少按照日军的标准是很完善的野战工事了。为此劳累了一夜的第124师团官兵还有些得意，准备好好的给露西亚鬼畜一点颜色看看。
当时事情的发展完全出乎了他们的意料，红军一开始就给他们一个下马威，进攻首先由su-122和su-152拉开序幕。持续半个钟头的火力急袭中，日军所谓的野战工事被炮弹犁了一遍。可以看见他们的阵地上遍布着弹坑，少数原木构成的土木工事直接被大口径榴弹开了天窗，躲藏在其中的鬼子兵非死即伤。
这还仅仅只是个开始，红军的进攻正式打响之后，第124师团被吓呆了，气势汹汹的装甲群排成一线压了过来，天地良心，鬼子们真心是没见过这么多的坦克！
“八嘎，发生什么愣，开炮！快开炮！”
日军指挥官不得不用靴子踢醒那些被吓呆的了炮手。命令他们赶紧向冲锋中的红军坦克群开火。
说起来鬼子的反装甲能力真心是那个叫烂，反坦克炮就两种，一种是拷贝德国kk36型37毫米战防炮的94式反坦克炮。另一种则是盗版苏联45毫米反坦克炮的陆一式47毫米反坦克炮。这两种玩意儿也许对付刮民党从苏联进口的那些t-26可能够用，但是对付t-34、t-35那真心是只能听响儿了。
更何况这两种反坦克炮数量还算不上多，实话实说基本不可能给苏联红军的装甲部队造成多少威胁。事实也是如此，哪怕苏联红军远东的部队装备优先级很低，只能装备从欧洲战场上淘汰下来的t-34-76，连t-35都难得一见。但是t-34-76对于鬼子的反坦克炮兵来说都是噩梦，鬼子发射的穿甲弹几乎无一例外的被弹飞，哪怕是近到了几乎可以面对面打招呼的距离，鬼子的反坦克炮都奈何不了那些钢铁巨兽。
这还是t-34-76。远东红军装备的重型坦克，比如说欧洲战场根本就不用了的вn-2。这种铁乌龟造成了日军极大的恐慌，别说47毫米反坦克炮。一度的绝望中的鬼子连150毫米榴弹炮都拿出来平射，但依然无法阻止вn-2的突进。
这么说吧，仅有少数t-34被鬼子的反坦克地雷炸伤退出战斗，而在正面的交锋中几乎没有一辆红军坦克被日军的坦克炮摧毁。以至于崩溃了的鬼子不得不再次使用****战术，用人肉炸药包去阻挡红军的钢铁洪流，当然其损失和效能是相当的那啥的。
总而言之，第124师团的一线部队很快就被红军打尿了，被红军坦克和装甲车追得上天无路入地无门的鬼子们一度只能自杀了账。
激战（说实话真心算不上多激烈）至当天深夜，红军第97、144步兵师先头部队在各自坦克旅的引导下强渡穆棱河解放了穆棱。第215、190、371步兵师紧随其后，而第363步兵师则从西南接近穆棱。红军第五集团军余部则开始向绥阳前进。
密切关注战局的梅列茨科夫立刻指示克雷洛夫组建一个强大的集团军先遣支队，以迅速向纵深发展。于是克雷洛夫以第76坦克旅、第478重型自行火炮团和两个步兵营组成快速集群向前猛冲。
此时，苏联红军已经向前推进了八十公里，控制了穆棱河上的八面通、梨树镇和穆棱这几个重要的城镇，并迅速孤立密山。按照别洛博罗多夫的特别关照，红军开始注意防止某些跑路特别慢的日军从这个方向朝牡丹江撤退。
在红军大踏步的前进中。也不是没有日军试图抵抗试图负隅顽抗，但这些抗争都被红军以不讲道理的战法一一粉碎。比如红军第257坦克旅经八面通向西推进时遭遇到日军第279联队的一个大队，这个大队加强了一个反坦克炮中队。占据了公路旁的一座高地修筑了碉堡、战壕和炮兵火力点。
可是第257坦克旅根本就懒得跟日军纠缠，一边打一边绕只用了半个钟头就脱离了接触。一开始日军联队长还以为苏军是傻逼。竟然一点军事常识都没有，这种紧要的公路怎么能不控制就向前呢？这不是找死吗？
第257坦克旅当然不是找死更不是傻逼，而是他们根本就没必要同日军小股阻击部队纠缠，这些绊脚石是后面步兵的工作。果不其然，又过了一个多小时，红军第300步兵师就抵达了现场。从中午开始，红军先是用炮火猛轰，然后先头团从背面包抄准备一口气将第279联队吃掉。
此时日军又使出惯用的反冲锋伎俩。准备用短兵相接的方式同苏军混战一团借此抵消苏军的火力优势。但让日军没有想到的是，他们这一招根本就没用上，第300步兵师的先头团发现日军企图之后立刻呼叫炮火支援，日军反冲锋集团还没冲出战壕就被一通排炮给打懵了，然后紧接着红军的空中支援也到了，伊尔-2不断的俯冲扫射投弹，将日军的战壕变成一片火海。