特別遠東軍的司令員是布柳赫爾元帥，也就是北伐軍的軍事總顧問加倫將軍。他是蘇聯首批5位元帥之一，對東北情況和奉軍情況非常熟悉，是北伐的戰略總設計師，曾是蔣的首席軍事顧問，蔣對他評價極高，即使在冷戰高峰期（一九五七年）著成的反共名著《蘇俄在中國》（據說是臺灣的三個代表），加侖仍是唯一獲得正面評價的蘇聯人，他回憶道：“這時候，留在漢口的蘇俄軍事顧問團團長布魯轍，即嘉倫將軍，離漢回俄時，仍經上海，特地來見我。這位嘉倫將軍自民國十三年（一九二四年）來到中國以后，我認為他是俄國將領中最為杰出而最合情理的一位良友，還有最難得的一點就是他絕對沒有布爾什維克的氣味，所以我至今對他還是念念不忘。”至于蘇軍中的軍官，我手里缺少這方面的資料，但據我所知，至少有兩位二戰中的蘇聯元帥在此役中擔任相當重要的角色，日后死守斯大林格勒而名揚一時的崔可夫當時就在集團軍參謀從事情報的收集和整理工作，直接對集團軍司令官布柳赫爾負責，羅科索夫斯基任庫班騎兵第5旅旅長。據說朱可夫時任羅科索夫斯基指揮的庫班騎兵第5旅一個騎兵團長，可惜我手里沒有資料證實這一點。
蘇軍在東線使用空軍進行空襲，東線轟炸了綏芬河、穆棱兩車站，西線的蘇聯遠東紅軍進攻滿洲里及扎賁諾爾，搶去機車，轟擊車站。
奉軍的部署
當時中東路東線護路軍的是吉林軍的旅長丁超，西線護路軍是黑龍江軍的旅長梁甲忠，戰事忽發，他們事先毫無準備，當時首當其沖是梁忠甲和韓光第兩旅。呂榮寰則向吉林省邊防副司令長官張作相告急，請派兵增援東線。張反對和蘇聯出兵，故復電謂“軍隊沒有開拔費”，令路局電匯哈大洋10萬元，張作相才下令出兵，此時奉系在一線兵力約為6萬人左右，在兵力上占一定優勢。
張學良此時發布了動員令，派王樹常為防俄第一軍，率一部東北軍開往東線，派胡毓坤為防俄第二軍軍長，率一部東北軍進擊于西線，此時奉軍一線約十余萬人，在兵力上略占優勢。
奉蘇軍隊戰斗力對比
1929年的蘇軍，距離三十年代的大清洗還早，國內戰爭期間的將領都還在世。二個五年計劃的成功，使蘇軍獲得并熟練使用大量技術兵器，如飛機、重炮、坦克等。蘇軍當時的士氣也很高，蘇軍的政治工作作得很出色。
反觀奉軍，長期以來占據東北，故戰事不利時可退往東北，戰事有利時可以出兵關內，故此勇敢精神不夠。奉軍多數將領都是土匪出身，軍事素質差，軍隊兵員素質亦差，在第一次直奉戰爭中這一點暴露無疑，因此奉軍一度大力發展海空軍，空軍實力一度號稱全國最強，大力任命年青將領，但總體上進取精神仍然不足。
雙方初期的軍事沖突
7月20日，蘇聯在黑龍江上扣留中國海城號、宜興號兩艘輪船。21日—23日，蘇聯駐齊齊哈爾、哈爾濱、海拉爾、滿洲里、黑河、綏芬河領事及海關職員和僑民經滿洲里回國。至23日止，蘇聯人經滿洲里回國者已達500余人，多半為婦女和兒童。23日，中東鐵路500余名蘇聯員工呈請辭職，代局長范其光以其“無故辭職違則，妨礙路務”予以免職，至本日止蘇聯員工辭職或離職者593人。同時，蘇聯在烏蘇里江和黑龍江扣留華輪，除航務局被扣5艘外，商船也有5艘被扣。沿江電報線亦被蘇方割斷。
7月28日，蘇軍步兵1個團、鐵甲車3輛、炮4門，到十八里小站，割斷通滿洲里電線，勒令中國軍警撤退。該站駐軍1個排和4名警察，因寡不敵眾，于晚7時撤退。29日，蘇軍炮擊中國密山縣當壁鎮。
7月31日蘇軍又出動20架飛機在中國軍隊上空盤旋偵察。
8月6日，中東鐵路細鱗河站鐵橋石墩被炸壞兩個。此后，破壞鐵路，炸毀隧洞等事時有發生。