同日在扎賁諾爾車站方面已于10時被蘇軍占領，凌晨四點查罕敖拉廣信公司煤礦也被蘇軍占領，礦區被炸為焦土，所存煤炭付之一炬，煤礦經理孫鶴云被捕，不久又被釋放。
十八日下午一時，扎賁諾爾煤礦也被蘇軍占領，國民黨受軍韓光第旅長、張林雨團長陣亡，全旅官兵傷亡過半，千余被俘，呼倫貝爾盟漁稅局李局長正值在扎賁諾爾礦也中彈身亡。
與此同時，滿洲里車站戰況越來越激烈，進攻扎賁諾爾的蘇軍也調到滿洲里方向，蘇軍發起的進攻非常兇猛，一時間硝煙彌漫、炮彈橫飛，當時炸毀民宅多處，日本領事館隔壁的日本旅館也被炸毀。雙方激戰兩晝夜，國民黨軍隊飲食困難，加上疲勞過度，蘇軍以戰勝之師，猛烈攻擊到滿洲里車站南山頭，國民黨軍隊瀕于危急關頭，梁忠甲旅長親自率領全旅官兵全力抵抗，蘇軍進展緩慢。此時扎賁諾爾方面已經完全失守，國民黨軍失去外援，戰事不利于國民黨軍隊。十九日，國民黨軍隊司令部所在地南山頭已經幾乎無兵，蘇軍飛機投彈甚
密，雙方越戰越近，最后達到了刀刃相交。喊殺之聲，聞于數里。在國民黨軍隊司令部門前的戰斗最為激烈，但由于寡不敵眾，國民黨軍隊傷亡甚眾，加之外無援軍漸漸不支。雙方一直對峙到二十四日晨三時，國民黨軍隊彈盡授絕，無力持久。不得已而向扎賁諾爾方向猛烈進攻，試問突破蘇軍包圍。繞道達賁湖退守，以待援軍。但最廳不得突圍，被蘇軍迎頭堵擊，將國民黨軍隊中央突破而左右均遭蘇軍攻擊，無可奈何只得退回滿站，隨后蘇軍炮火猛烈轟擊市區。當時．市區秩序大亂，一些無業流氓乘機槍掠民財、—些商店、房屋均被炸毀、
焚燒。此時，國民黨軍隊仍擬扼守四門，進行背城一戰。后經當時滿站政、警、紳、商各界在一起協商；認為情況十分危迫，國民黨軍隊已彈藥盡絕，而援軍又一時不能開到。蘇軍則越攻越猛，越逼越緊。如果再少許延長時間，勢將要犧牲眾多生命。另一方面考慮當時僑居滿市的日本人比較多，其生命財產：又沒法保護。根據這種情況，于是便一面請求國民黨駐軍梁忠甲族長考慮滿市人民的生命，財產：另一方面又推舉臚臏縣長齊肇豫赴滿站東巴里木地方，當時市政公所翻釋股長趙永祿赴八十六號小站．在蘇軍炮火猛攻之下，分別與蘇軍司令官交涉停戰。當時，蘇軍總指揮沃斯特洛索斯基要求解除國民黨軍隊全部武裝。
同時，國民黨軍隊要求蘇軍進入市區要嚴守紀律，并對解除武裝的官兵保全生命，并要求優待。蘇軍全部答應了條件。不久即停戰，這樣國民黨軍隊戰斗三天無效，蘇軍進入市區。
國民黨軍隊被解除武漿，全旅被俘官兵約七千余人，輕傷六百余人。梁忠甲旅長，李、張兩參謀長及各團長均于二十四日送往蘇聯境內：魏副旅長陣忘，其余官兵傷亡兩千余人。
蘇軍進入滿洲里是十一月二十日早晨十點，隨即設立了總司令部和衛戍司令部，在滿洲里車站設立了政治探訪局，局長為戈彼烏成員。蘇軍首先給予工人、農民面粉和錢幣以便生活。然后將戰時民間被搶物資收集到一起，張貼布告，讓失主前來認領，并在發放物品時拍攝了照片作為宣傳材料。
蘇軍設立的政治探訪局專門搜查流竄到滿洲里的白黨和反對蘇聯政府的人。當時滿洲里俄僑尼基金中學校長戈拉肖夫，房產業主會長果洛闊夫、教堂神甫伊茲沃里斯等二百五十多人以及扎賁諾爾礦華俄職工約二百人均被逮捕，先后押解蘇境。同時在各機關職員中進行搜查，逮捕了警察署長和官兵九十多人，以及路警、巡警等五十多人也被逮捕押解蘇聯。
市區實行了非常嚴格的秩序管理，頒布了軍事管制條例，街上行人只能通行到夜晚十點。蘇軍占領后幾天，一些商店開始營業，蘇聯的盧布和中國的銀圓同時使用。教堂也開始禮拜，個別學校復課，還開放了幾個電影院，專門放映一些宣傳蘇聯社會制度的電影。