是东北联军的既定目标，关东军也早就察觉了这一点。为了预防东北联军各个击破，关东军把哈尔滨附近的地方部队，警察部队全部都搬进哈尔滨城市，在哈尔滨的几个城防里驻扎，准备城防工事，准备抵抗东北联军，以待援军的到来。
鉴于日军在这里驻军不多，小路这一次的要求是：要歼灭日军，保护城市不受到巨大的伤害。
除了攻坚装备，城市里的地下党也坐好了准备。他们把日军的城防工事，布防要点，军营分布，机关分布，工厂分布都清楚地报给了指挥部。
关东军的策略是，在牡丹江绥化等地调动一万人，乘坐火车汽车，高速增援哈尔滨。
1942年2月21日，早晨五点。哈尔滨。
一百辆火箭发射车在三个阵地上，向哈尔滨的六个目标一起发射。
这是东北民主联军第一次大规模地使用这种武器。炮火的猛烈，给日军留下了深刻的印象，如此恐怖的炮击在几分钟里就摧毁了一切计划好的目标。
十几分钟后，第二轮火箭炮再次发射，其它几个军事目标被轰炸，同样的措手不及。
五点半，赵尚志下令，进攻开始。
几辆广播车高声播送着《义勇军进行曲》，跟在冲锋的队伍后面。队伍穿着白色的衣服，冲近城郊的城防工事。
残余的地堡开始射击。
很快，肩扛的火箭筒开火了。火箭筒爆破地堡，如同炸碎豆腐一般。
早晨九点，城郊的城防工事全部被占领，大部队进城。
早晨九点十分，新京绥化牡丹江方向传来消息，这三个城市出城的日军火车被炸，铁路被炸了几处，日军已经下车步行开往哈尔滨。指挥部松了一口气，至少两天的时间争取到了。
上午十点，日军组织反击，从几个方向反冲锋，夺回通往新京铁路。
上午十一点，抗日联军夺回前往新京的铁路，再次把日军封锁在哈尔滨市内。抗日联军在这个方向损失巨大。
十二点，日军开始巷战。日军依据城市里的高楼和民居向东北民主联军开火。东北联军进展一下子慢了下来。
中午，哈尔滨地下党组织的纠察队自卫队带领抗日联军攻占多处日军盘踞地点，占领多处学校，机关，桥梁。
下午一点，日军一部企图乘坐火车，从哈尔滨江桥撤退，意图前往绥化。至此，日军的抵抗意志已经瓦解，新兵老弱死亡众多，已经有很多人投降了。
下午一点十五分，到了江北的两列火车的车厢被火箭弹炸毁，火车头被爆炸的冲击波拉扯脱轨。冲出火车车厢的残余日军还没有集结，就被四周不明数量的军队伏击，日军战斗力远远弱于抗日联军，大败。损失巨大，仅仅有少数人步行向北逃脱。
下午两点，日军退出了平民区，坚守在市中心的几十栋大楼里。街垒战开始了。
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日军只剩下了三千多人，这三千多人都是经验丰富的人，有的是下层军官，有的是平民里的老兵，经验丰富，武器不见得整齐，但作战极其顽强。
根据作战计划，不允许破坏这些大楼，因此，重炮是不能使用的。部队只好靠步枪和机枪。
这时候，特战队上场了。
特战队派了三百多狙击手。他们开始用精确的射击来消灭日军。每一个大楼都分配一个小队的特战队。狙击手专门狙杀敢于反击的日军。狙击手射击神准，凡是有在射击孔反击的，莫不被射杀。进攻部队在狙击手掩护下，迅速接近大楼。
不到一个小时，几乎每个狙击手都射杀了五个人以上，天黑以前，一半的日军死了，抗日联军夺回了十几栋大楼。
夜里，零星枪击不断。
1942年2月22日，哈尔滨。
早晨七点，战斗开始。指挥部下达死命令，必须在今晚天黑之前解决战斗。
现在，日军只有十几栋大楼了。
夜里，地下党出了一个主意，这个主意改变了作战进程。地下党是最熟悉情况的，他们总是有很多办法。
这个主意就是从下水道进入大楼。
日本人在东北的几个大城市里修建了很多高大建筑，每个高大建筑都有下水道系统。城市下水道，是这个年代最先进的设计理念，日本人甚至还请一些欧洲的设计师来规划城市，设计大楼。
夜里，侦察部队下了下水道。侦察很顺利，到了午夜，进攻道路已经计划好了，早晨六点半，进攻部队进入了下水道。
后来，在城市攻坚战役里，从下水道进入大楼，进入大院的战术一再使用。
7点进攻开始后，外面的部队开始射击。在就进入战斗状态的日军还击。7点10分，几百个东北民主联军的士兵进入了大楼和大楼脚下。
大楼里传来了枪声。
早晨8点，外面的部队进入了大楼。
到了中午，哈尔滨宣告光复。
行到半路的日军增援部队发现了对面的埋伏，也知道了哈尔滨局势的变化，决定撤退回原住地。
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