仅仅有一千多人，分散在多处要塞岗位里，加上地面上的指挥部，机关和后勤部门，日本人总计不到两千。海拉尔还有三千伪军，他们在组织运输，做后勤。
2月上旬，大部队攻占了牙克石，阿尔山等地，兵锋直逼海拉尔。2月15日，大军到达海拉尔。
这一天正是大年初一。
海拉尔日军早就得到了命令，命令说，这一次，八路军要占领满洲西部，要他们据守要塞，抵抗一年，一年后，形势就会有大的变化。
海拉尔的日军按照命令，全部进城。
2月18日，总攻开始，东北民主联军集中了二十具火箭弹发射车，几十具炸药包投射器，几十门山炮，一起向海拉尔西南，东南，东北三个地面阵地开炮。最重要的阵地都是火箭炮轰炸的。轰击了五分钟，这三处地面阵地全部摧毁，进剩下少数坑道。
清晨，城西南，东南东北三个方向想起了坦克声，六辆坦克带领步兵冲向日军残余阵地，激战就此开始。
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海拉尔要塞驻扎了七千余人，在西北，正北的要塞里驻扎了四千日本人，其它几处驻扎了三千人，包括少部分伪军。
除了这七千人之外，市区军营和仓库里还驻扎着两千多人，他们是指挥人员，货站仓库管理人员，还有就是市区的警备力量，大多数是伪军。
东北联军在三个方向进攻，日军从旁边抽调力量反击，双方攻防拉锯数次，地面工事不行了。
到了中午，东北联军占领阵地，向市区前进。大部队一占领城东日军仓库军营为主，西侧老城区的人反而不多。
抗日联军进攻的同时，各个方向都有广播车高声用汉语蒙古语播送劝降书，要伪军投降立功。上午，部分伪军起义，日军遭到背后打击。到中午，几乎全部伪军起义，日军被双向夹击，溃败。伪军带领东北联军前进。战斗进展顺利。
海拉尔的伪军主要是蒙古人，他们的主要工作是打杂，大战来时，他们的主要作用是送死。最近一些日子里，伪军多次起义，打击了日军对伪军的信任。因为东北联军的细致工作，伪军起义，带领东北联军进军市区。
日军下令，日军部队通过大桥，全部转入地下要塞，开始抵抗。
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下午两点，要塞里的袭击开始。在此同时，东北联军地面部队也向这两个要塞进攻，此时，两个要塞里有五千人，大部分在要塞的各个战位，见有人进攻，都高度戒备，准备还击。
四千抗日联军部队夜里进了地道，全部隐蔽在地道里。地道里气闷，先头部队只好进入要塞仓库里，杀死日本看管仓库的哨兵，把一半人转到几个仓库里。
命令下达四千人从仓库里出发，以十个人为一组，配备冲锋枪，向要塞的各个通道里进攻。
一时间，要塞内部枪声大作，很快，大部队沿着要塞内的主隧道向四处进攻。
宋老虎的部队已经准备了一年多，就是为了这一战，人人奋勇，因为他们配备了大量从诺门坎战场上搞来的苏联冲锋枪，战斗力强大，一个小时里就占领了要塞的大部分房间，工事。
地下通道里有很多日军奔走，都是搬运弹药的，传令兵，还有一些站岗的。部分伤兵因为没有房间，也躺在廊道里。日军的武器都在战位，走廊里武器不多。廊道宽约两米，高两米半左右，东北联军因为有冲锋枪，如同钻进肚子里的孙悟空，在其中穿行迅捷，很快就占领了指挥部。
因为地面进攻依旧在虚张声势，各个战位的日军虽然知道地下受到攻击，也不敢把大军调到后面的廊道里增援。
三点半，地下的进攻部队到了各个战位，进入碉堡，炮位。地面的碉堡有机枪，有反坦克炮，有山炮，却没什么强大的近战武器，如何敌得过步枪冲锋枪和手榴弹？日军减员迅速，很快就不行了。
四点，两个要塞分别被占领，外部进攻的部队和地下进攻部队会合。
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下午四点，天还没黑，宋老虎得到了各个部队的消息，整个地下的要塞已经占领。
四点十分，攻城大部队发现日军在海拉尔只有一座二层楼，里面还有部分残余日军。
下午六点，海拉尔光复。东北联军付出不大的代价就击破了要塞，日军死伤多大八千余人。关东军蒙疆驻屯军第80混成旅团其司令官叫野村登归江为要塞指挥官，战败自杀。俘虏伤兵数百。
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光复海拉尔的是王发的兴安岭纵队，王发和副司令李芳邻进城，见了宋老虎，王发大笑道：“宋老虎，宋老虎，有你在内部开打，我的部队基本上没有什么伤亡，这次攻坚，大大地出意料，你的功劳太大了。”
宋老虎道：“这是咱总司令的计划好。我们干了一年了，就为了这一天。”
王发道：“根据计划，我们下一步的任务，第一个是占领海拉尔，熟悉要塞。第二个是占领满洲里。第三是进入苏联境内，搞一点破坏。”
李芳邻道：“总司令说了，这三个任务随你选。”
宋老虎道：“总司令了解我要去苏联境内搞破坏，他知道我就等这个任务了。我已经撒出去好多人，对苏联境内的日军侦察了几次了。以前，和苏联合作，我在苏联还有秘密营地呢。”
王发：“我也是这么考虑的。咱们分工，我看，李芳邻你做海拉尔的市长兼任城防司令，我去拿下满洲里，老虎，你和我一起走，拿下满洲里，你就进苏联。”
李芳邻道：“好。这个市长我就干了。我的任务，还有把铁路恢复好，解放附近的县城。我已经看了，这次我们发财了，要塞里的物资够支持我们一阵子了。”
王发：“好。立刻向司令部请示。”
2月20日，满洲里光复。满洲里的日军人数太少，主动放弃城市，退入苏联。自此，大兴安岭东西各地全部光复。抗日联军大军在海拉尔满洲里，在外蒙和苏联边境集结，对日军摆出进攻的态势。
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