哈尔滨是俄国远东铁路最重要的一环，它向南连接着南满，向北连接着北满，向东一直连接到哈巴罗夫斯克（海参崴），夺取哈尔滨，就相当于切断了中东铁路的主动脉。另外，从海参崴和俄国内地调集的物资，全都要经过哈尔滨的调配。俄军原本在这里了一个三万人的主力师。但是随着日俄战争的进行，俄军远东司令库特帕罗金对俄军进行了扩军，俄军由最开始的15万人已经扩军到了40万人。而驻扎在哈尔滨的军队，也调换了三次，如今驻防在哈尔滨的则是东西伯利亚第五师。
俄军远东军团的番号一般来说都是西伯利亚第几步兵师，这代表着正规军，而很显然，东西伯利亚第五师，根本就是一个杂牌部队，是从各地抽调临时组建，再配以老兵做战斗骨干的一支军队。
不过俄国人虽然是杂牌兵，可是他们对作战非常认真，这一点比清兵强的太多了，清兵在作战的时候想着自己不死以后还能赚钱，俄军想着把对方杀死能够抢钱，所以俄军和清军一旦相遇，结果毫无疑问就是清兵战败。对俄国人来说不幸的是，面前的对手比他们更渴望胜利更嗜血更好斗，
18日早上六点，39军主力逼近哈尔滨市南郊的平房镇，面对兵强马壮且实力强大的中国军队，驻防在平房车站的俄军一个排守军立即将小火车推了出来，然后乘坐小火车逃入哈尔滨市。由于哈尔滨市是后建设形成的城市，且建设时间不过八十多年，因此整个城市是以中东铁路线路为依托而建造，俄军将重兵集结在哈尔滨火车站以及中东铁路公司（苏联时期后改为中东铁路局）周围，因此对于外围防御并没有做太多调整。俄军设定的外围阵地则是哈尔滨道里与道外两个居住俄国人较多且拥有商户和工厂较多的核心区域。
上午10点钟，双方终于开始接触战斗，中国军队抵达哈尔滨道外区俄军外围阵地。俄军在这里驻扎了一万士兵，且配备了三十多门大炮，再配以四门装甲列车，每一门装甲列车上都配备了两门77毫米列车炮，可以说火力相当强大。俄国人不但火力强大，他们修建防御工事的本领也是非常厉害，尽管看起来笨重，然而俄国人的防御工事非常实用，每一个机枪一个笨重丑陋的碉堡，卡在交通要道上。当然，这种碉堡也只能在战争时候出现，因为不但难看，而且还阻碍交通。
随后，双方开始对对方进行炮击，在三个小时的炮击之后，随着39军军长李亮一声令下，以391旅旅长黄兴带领的部队作为主攻方向的中国军队，开始了对哈尔滨城的收复。
战斗从一开始就达到了高潮，双方士兵军被对手的顽强而激起了斗志。
第三军团兵源有百分之五十是东北人，百分之十是西北人，百分之二十是山东与河北人，百分之二十则是湖南、四川、福建等南方士兵，受到东北地区风气的影响，第三军团士兵显得格外好斗，往往一个小个子四川兵也会一言不合操刀子干仗。表现在战斗方面则是士兵在战斗之中，常常一枪被打烂了肚子，肠子流出来了，扯开救护包里的卫生棉，将肠子塞回肚子里，用卫生棉缠住肚子，然后操着步枪冲了上去，打死一个够本了，打死俩赚一个。
然而俄军在道外区的外围阵地上防御十分严密，中国士兵尽管勇敢，却不能无谓阵亡，长官们也只能让士兵暂时退下，利用小股突击模式进攻，然而效果也不尽理想。中国军队攻克了一些阵地，却始终无法由点及面形成大规模渗透。
18日晚间，哈尔滨的战斗依旧在激烈进行，10月份的北方天黑得快，也冷得快，下午四点钟就有一些黑了，到了六点已经完全看不到了，再加上天气阴沉沉的，连月亮都看不清楚，不但增加了进攻难度，也增加了防御的难度。
39军军长李亮在平房镇设立的指挥部接到了393旅的战斗捷报，攻克扶余车站，并炸毁扶余县与德惠县之间的松花江大桥，俄军两列装甲列车沉入松花江中，估计打捞上来也得修个两三年才能再用。