凌晨6点30分，正当马家沟机场上空惨烈厮杀之时。位于机场西北方向的一座木材厂指挥部内，穆世雄下达进攻命令。空降第2旅外加第3旅2个团率先对道里区发动进攻。凌晨4时到达的第一军第一旅对道外区发动攻势。部队沿着几条街道向前攻击前进，日军也匆忙在城区各要点构筑了防御工事。
攻防战斗爆发，枪炮声轰鸣。道理、道外结合部一条主要街道，日军搭致了街垒工事，并在街垒工事前面的路上埋设了炸药，显然这些炸药是对付坦克战车的。坦克不适合城区作战，穆世雄没有让坦克攻城，此外，坦克作为一支机动作战部队，可以应付不利的战局、应付不测，毕竟南侧有日军211师团一个联队和237旅团残部。
日军在街垒工事里布置了重机枪、平射炮、九二步兵炮，打击火力完全按照教科书配置。此外，日军在街垒工事北部两侧楼房高点，还布置了机枪火力点和掷弹筒。战斗爆发后，第1旅进攻士兵被日军交叉火力压制，根本无法前进。表面看进攻受阻，但是令日军没有想到的情景发生。
街垒工事后部右侧的楼房内，一支特战分队埋伏在的顶楼的房间里。这支分队是凌晨趁着日军混乱渗透进来，悄悄埋伏在顶楼房间里。日军临时布置街垒工事占据制高点，压根没有想到这座楼房内已经埋伏了可怕的杀手。房间内一名分队长忍不住嘀咕，“队长，瞧日军打的多欢实，咱们出击吧！”“再等十分钟，让日军欢实一会儿！”
这支分队人数为50人，有狙击小组、火力打击小组、突破小组、掩护小组。狙击小组不用问列装狙击步枪，火力打击小组列装轻机枪，突破小组列装冲锋枪，掩护小组列装火箭筒和枪榴弹。分队长说完看了一眼手表道：“各小组检查你们的武器，攻占制高点后，要迅速消灭对面楼上制高点的日军，明白吗！”“明白！各小组长回答！”
时间到分队长下达出击命令，队员们身手敏捷冲出屋子。房顶上日军有两挺重机枪，两挺歪把子机枪，一组掷弹兵，人员大约两个班。战斗经过可以忽略，当分队长登上楼顶战斗已经结束。狙击手正在向对面日军射击，其他小组把目标对准了街垒工事的日军。居高临下，猛烈的弹雨狂泻，枪榴弹和火箭弹爆炸的烟雾，瞬间笼罩街垒工事。不到半个小时，日军的街垒工事被攻占。
此番情景接连上演，一栋临街楼房里同样的情景发生。日军士兵利用顶楼窗户实施阻击，结果从地下室杀出一支特种分队，一支中队日军不到半个小时被消灭。城内日军宪兵司令部，遭到一支特种分队袭击。特种分队是从下水道潜入宪兵司令部，宪兵司令部被捣毁。特种作战再一次大显神威，日军的匆忙布置的防守体系，不到一个小时便土崩瓦解。日军守备部队从来没有遭受过这样的打击，顿时陷入混乱之中。
一个小时后，日军城防司令部内，作战参谋长卖力的呼叫，场面乱成一团。“将军，各防御要点都不约而同遭受突然袭击，而且很快失去联系，说明敌军事先派小股部队渗透进来。敌军推进很快，各部混乱不堪，敌军已经推进到······。”防御司令官中村孝次脸色铁青道：“立即给237旅团长高岛有武发报，请求他火速增援。”很快回电到到了他手里。
电报上写道：我部遭受打击损失惨重无力增援。高岛有武说的是实话，他的步兵联队的确损失惨重，炮兵联队虽然健全，但是火炮全部丢失。“报告！岗村司令官来电！”一名作战参谋禀报。中村孝次闻听似乎一震，日军参谋长接过电报看了一眼道：“将军，岗村司令官电令，坚守到下午就有希望！”
三个小时过去，战局更加糜烂。敌军兵锋接近司令部，麾下两支联队指挥部失去联系，中村孝次知道自己的死期到了。
孟飞于9点左右接到穆世雄的命令，让他率领所部前往道外区，进攻日军司令部。日军司令部位于道外区日军一座仓库内，仓库内有坚固的防御工事，仓库四周围是高大的院墙。进攻仓库唯一的通道是大门，日军在大门里侧有一座钢水泥碉堡，大门两侧有几座地堡，易守难攻。
由于仓库大门外地势开阔，孟飞指挥部队发动了两次进攻无果。孟飞接受任务后，机敏的从机场带来4辆缴获的日军装甲车，在进攻中两辆装甲车被日军九二步兵炮击毁，可以看出日军的装甲车是多么糟烂。正面进攻受阻，孟飞让一名团长带领部队继续发动进攻，吸引日军主意，他带领两辆装甲车迂回到侧面想办法。望着日军高大的院墙，孟飞眼睛一亮有了主意。
一名连长被叫到眼前，孟飞道：“你坐上装甲车带领爆破组，接近围墙放置炸药。记住不要撤得太远，围墙炸塌后立即冲进去，我们随后跟进。”连长得令带领爆破组乘坐装甲车，向围墙冲去。围墙上没有重武器，尽管日军的装甲车糟烂，但是对于枪弹的抗击能力还行。装甲车很快接近围墙，日军机枪扫射、投掷手雷，对装甲车的威胁不大。孟飞见装甲车接近围墙，便命令轻重机枪开火压制日军火力。
日军火力被压制后，连长亲自指挥爆破组迅速把炸药堆在墙根下。装甲车撤离大约50米左右，一声猛烈的爆炸，围墙被炸开宽10米的口子。未等硝烟、雾霾散尽，指两辆装甲车从缺口冲了进去。日军司令部里面大约有一个大队日军，防守突然被撕开口子，战斗没有悬念了。穆世雄要求孟飞12点之前务必拿下日军司令部，可是孟飞率部两个小时便拿下了司令部。
战斗谈不上多激烈，日军司令官中村孝次自杀后，日军参谋长最后率残部投降。这是孟飞自从与日军较量以来，第一次在战场上，接受日军成建制投降，这也意为着日军士兵对于日本帝国的前途失去信心。投降的日军有500多人，日军参谋长把指挥刀交给了孟飞······。
中午时分，城内的战斗已经没有悬念。机场上大批运输机正在降落，穆世雄、刘亚楼站在跑道一侧迎接粟裕、罗荣桓、彭雪岚到来。粟裕下机热情于穆世雄、刘亚楼握手。“穆司令，这次特战团又发挥了至关重要的作用，不到6个小时便拿下了城区，我代表总部，对于特战团给给予嘉奖。”粟裕点赞。穆世雄道：“粟兄，我也感觉意外，此番碰到的对手，战斗力太弱。哈尔滨日军守备部队，称为丙种师团，于战斗力、作战意志有直接关系。”
穆世雄接道：“战果传来我都吃惊，初步统计：大约有2000多日军放下武器投降，有4000多日军越过冰冻的松花江向北撤退，大约3000多日军被消灭。此番让我感觉最意外的是，2000多日军士兵成建制放下武器投降！”“看来日军部队也不是铁板一块，针对日军的弱点可以加以利用！”罗荣桓机敏道。“日本帝国走向末路，士兵自然对前途失去信心，但是我们也不能掉以轻心。”
走进机场临时指挥部穆世雄道：“粟兄，我的使命完成了！彭总电令：让我接受前指的指挥！”粟裕点点头询问刘亚楼，“你部伤亡如何？”“粟司令，第一旅在空降作战和阻击作战中伤亡很大，大约损失一半兵力。第2旅、第3旅合计战损达五分之一！”刘亚楼回答。粟裕看了一眼手表接问：“空军侦查情况如何？我们必须了解日军的动态！”
刘亚楼回答：“空中侦察发现，在肇东发现日军坦克部队，估计日军是利用铁路把满洲里一线的坦克，运到了肇东。由长春一线增援的日军部队到达扶余。另据空中侦察，东部日军正在向牡丹江集结。”“我们现在手里的兵力有限，此番运上来一个旅，下午还有一批增援部队运上来，大约一个旅。由于飞行员太疲劳，今天晚上停止空中运输。”
粟裕接道：“占领了哈尔滨，并不意为着高枕无忧，空中运输是我们的瓶颈，既要运输部队，又要运送军需物资。我们的空运速度与日军集结兵力速度无法相比。冈村宁次不会善罢甘休，哈尔滨有多重要他心知肚明。接下来我们要进行一场艰苦的城市防御作战，大家心里要有准备。”参谋长彭雪岚在地图上抬起头来道：“出现在西侧的日军坦克部队，肯定是日军第2战车师团。”
“如果不出意外，日军战车师团于下午1时左右，会推进到呼兰并与南侧的日军汇合。如果让日军的坦克部队进入火炮射程，城区将遭到炮击。此外，黄昏南线日军两支师团到达，今天夜里我们的防守压力非常大。”“好在又运来18辆坦克，我们手里有50辆坦克，完全可以一战。立即命令独立坦克团长柳晓峰，速来司令部报到！”粟裕开始行使指挥官权利。