布置好了之后，首先由迫击炮部队对俄军展开远程打击，打乱了俄军的阵脚，随后骑兵和猛士车杀出，这时俄军只渡过河一个团的兵力，而且根本没有想到人民军会在这边的河岸发起进攻，不仅没有布置防御阵地，过了河的士兵们都没有重新列队，而是在忙着生火烤衣服。现在己是9月底的时候，虽然还没有进入冬季，但气温也不高，而且东北地区本来就要比关内冷一些，自然不能长时间穿着湿衣服。
结果面对人民军骑军的突击，俄军几乎毫无阻挡之力，因此转眼之间人民军的骑军就冲入俄军之中，挥刀猛砍，骑兵一但冲到步兵的近前，自然就是步兵的恶梦了，只要骑兵借助战马的冲力，顺势挥刀就可以轻易的砍杀俄兵，还有些俄兵甚致直接被人民军的骑兵冲倒，还有人民军的骑兵在马上用96手枪向俄兵射击，顿时将杀得俄兵伤死无数，尸横遍地。尽管也有少数俄兵奋力的抵抗，有的举枪射击，有的奋力扑上马背和人民军的骑兵搏斗，但毕竟是人数太少，改变不了大局。
而在开始的时候，猛士车还向本岸的俄军射击，但随后人民军的骑军和俄军缠斗在一起，而且占据了明显的优势，因此猛士车也就调转了枪头，主要射击河中和对岸的俄军，迫击炮也将打击的目标放到河对岸。这时河中几乎全是俄兵，还有大量的俄兵挤在岸边正准备下河，正好都成了人民军的活靶子，只打得俄兵伤亡惨重，血流成渠，由其是在河水中，更是浮尸无数，就连河水都染红了。
还没有下河的俄兵都赶忙纷纷后撤，找地方躲避，但就在这时，海军陆战队2师已追击到河岸边，向俄军发动了进攻。而这时俄军本来就己经大乱，那里还有能力来抵抗人民军的进攻，只能四散奔走，夺路逃命。
不过人民军虽然占尽了优势，但毕竞人数少于俄军，无法对俄军形成包围，因此有不少俄军趁着这个空子，从战场上逃离，其中也包括俄军的两名师长凯尔谢里曼、托布尔金斯基以及一众参谋人员。
但时间不长，从北线赶来的人民军第1军第1、6师赶到了战场，迅速的展开了兵力，组成包围圈，将俄军包围起来，并且还分派兵力，去追击从战场上逃离的俄兵。这一来人民军在兵力也占据了绝对的优势，被包围的俄兵也只能举手投降。
战斗一直进行到中午12点左右时基本结束，除了少量俄军逃走之外，其余不是阵亡就是投降，而人民军又一次取得了胜利，并且基本歼灭了北线的俄军。至此，三个战场的俄军均被人民军所歼灭，人民军已经确定取得了这场穆棱河之战的胜利。