在日本军部的支援到达之前，孤注一掷的奉天关东军残部、日本驻朝鲜军支援关东军的第20师团和第19师团残部，在赌徒般疯狂的意识支配下，全部投入到对东北各地的攻击作战当中。
在前几日的战果基础上，日军彻底攻占了南满、安奉两铁路沿线的重要城镇长春、营口、田庄台、盖平、复县、大石桥、海城、辽阳、鞍山、铁岭、开原、昌图、四平街、公主岭、安东、凤凰城、本溪、抚顺、沟邦子等地。在加上驻吉林省的东北边防军副司令长官公署参谋长熙洽投敌，日军便迅速占领了辽宁、吉林两省的30余个城市和12条铁路线。基本控制了辽宁、吉林两省。并对黑龙江地区实施了彻底分割包围。
随着战斗的逐渐深入和战果的不断扩大，关东军制定实施的k计划日渐凸显成效。日本军部终于不再犹豫，两个挽马师团，一个独立混成旅团，一个重轰炸飞行大队、一个陆航大队，以及重新为关东军第二师团、驻朝鲜军第19师团补充的兵力，于1931年9月25日全部开进东北。至此，日本在东北全境的兵力达到5个挽马师团，两个独立混成旅团，成建制部队达到15万人，作战飞机达到200架。
1931年9月28日，补充休整完毕的日军，在得到苏俄不干涉的保证下，又利用中东路和黑龙江的运输便利，迅速向黑龙江全境发起攻击。
随着日军的全面发力，1931年10月1日，洮南镇守使张海鹏投敌，日军采取以华制华的方针，命张海鹏所部3个团向黑龙江省会齐齐哈尔进犯。与后世历史不同，在张少帅绝对保存实力，绝不抵抗损失兵力的命令下，除了少数东北军自发抵抗，其余大部全部迂回撤往京津地区。
1931年10月中旬，日伪张海鹏部顺利攻占江桥、大兴、三间房、昂溪等地。
1931年11月18日，虽然是胡子出身，被张少帅任名为黑龙江省政府代理主席兼军事总指挥全权负责黑龙江地区东北军转移的马占山，在一些誓死抵抗的部下支持下，陆续和日军