事實上，在4月3ri這一天，真正與華軍坦克部隊發生大規模戰鬥的是紅軍少將索連京指揮的機械化第3軍坦克第2師。 該師編有2個坦克團（第3、4團），1個摩托化步兵團，1個摩托化炮兵團，擁有約20輛超重型坦克，一些「t－34」坦克，以及約80輛左右的「bt」快速坦克。1944年4月3ri，坦克第2師在克利涅河橋頭堡附近，與正在行進中的華軍摩托化第41軍裝甲第6師縱隊在一個名叫奧特雷薩的小村發生了遭遇。雙方的300多輛坦克在狹窄的地域內進行了中蘇戰爭史上的第一次大規模坦克遭遇戰。與紅軍坦克第2師遭遇的中國裝甲第6師是一個在輕裝師基礎上組建的裝甲師，師長是馬文峰中將。在對蘇戰爭開始時，裝甲第6師主力坦克第11團編有3個坦克營（第1、2、65坦克營），在戰爭開始時擁有245輛坦克，其中裝備85毫米炮的「行者」坦克20輛，裝備100毫米炮的「行者」坦克160輛，其餘為坦克殲擊車和指揮坦克。在該師編成內還包括2個齊裝滿員的摩托化步兵團（第114、4團）和1個摩托化炮兵團。與紅軍坦克第2師相比，裝甲第6師在坦克數量上處於2：1的優勢地位。但在坦克質量上也更勝一籌。當紅軍坦克部隊向華軍隆隆駛來時。華軍的坦克炮和反坦克炮輕易的把1輛輛裝甲薄弱（車體正面裝甲只有15毫米）的「bt」快速坦克打癱。但當華軍的這些火炮在50至100米距離she擊那些體形巨大的超重型坦克時，命中坦克的穿甲彈雖然將其裝甲板打的火光、鋼花飛濺，但卻根本無法穿透其正面裝甲，甚至無法使坦克起火燃燒。一門華軍的150毫米自行榴彈炮在「天啟」坦克開到距離其不到100米時開炮轟擊，重達40公斤的炮彈直接命中了這輛坦克，巨大的爆炸使蘇聯超重型坦克車體劇烈搖晃，整個車身彷彿就要散架。可令當時在場的華軍第41摩托化軍軍長王超勇將軍感到大為震驚的是，這輛蘇聯坦克在停了數秒鐘後，竟然奇跡般的再次開動起來，並將剛才she擊它的自行火炮打了個粉碎。在戰前深信自己握有坦克質量優勢的華軍裝甲部隊官兵被這種新式俄國坦克所震撼。約40輛中國坦克和18門火炮被蘇軍擊毀。摩托化第41軍編成內的另一個裝甲師——資格最老的第1裝甲師也遇到了相似的情況。當該師的坦克在大約800米的距離上開炮she擊蘇聯超重型坦克時，竟然沒有任何效果，而當雙方的坦克群間的距離拉近至50至100米時，中國坦克發she的炮彈仍被蘇聯超重型坦克堅固的裝甲彈了回來。一輛蘇聯超重型坦克前後中彈達70多發，卻仍然未被摧毀。儘管蘇軍的超重型坦克具有xing能上的優勢，但紅軍畢竟缺乏訓練和實戰經驗，他們的坦克被展開在過於寬大的正面，彼此間由於無線電設備的缺乏而難以聯繫。而在戰火紛飛、硝煙瀰漫的戰場，正在浴血奮戰的蘇聯坦克手也很難通過觀察坦克指揮官手中的信號小旗來協同作戰。指揮上的困難使蘇軍坦克難以組織起像中國那樣的大坦克群，因此只能把部隊分成一個一個的小坦克群，並且在寬大的正面使用。這就使紅軍的坦克攻勢無法形成數量優勢，給予對方以更有力的打擊。中國人當然不會放過對手的任何弱點。就在蘇聯坦克從正面發動兇猛而缺乏組織的攻擊的同時，死死抵抗的中國人正以另一個裝甲師的兵力運動到紅軍的側翼發動打擊。將蘇軍趕進了茫茫荒原。
富於坦克戰經驗的中國裝甲部隊充分的利用了他們的各種優勢（包括通信，訓練等等），熟練的運用各個軍兵種的兵力兵器進行著緊密的協同以反擊蘇軍的進攻，其熟練程度令人歎為觀止。中國空軍發揮了巨大的作用，戰前就受過打坦克專門訓練的空軍投she手們利用n5「蜻蜓」戰術攻擊機對蘇軍超重型坦克進行jīng確的轟炸。在中國飛機凶狠的打擊下，一輛一輛裝甲厚重的蘇聯超重型坦克被接二連三的擊穿擊毀，不可一世的裝甲巨獸變成了一堆廢鐵。與此同時，華軍坦克也向蘇聯超重型坦克的行動裝置she擊，打斷其履帶，而訓練有素的華軍戰鬥工兵則爬上不能動彈的蘇聯坦克。用集束手榴彈或者炸藥將其徹底炸毀。紅軍坦克第2師遭受了巨大的失敗，戰場上到處都是被擊毀並熊熊燃燒的蘇聯坦克殘骸，該師師長索連京少將也於4月6ri戰死。儘管取得了勝利，但被新式蘇聯重型坦克所震撼的摩托化第41軍軍長王超勇仍感到心有餘悸。他後來回憶道：「從戰術上看，4月4ri是非常緊張的一天。」遠在後方的中國陸軍總參謀長蔣百里也在ri記中評價：「這一天南方地段的蘇軍。打得頑強而激烈。」不過需要指出的是，雖然蘇軍的反攻遭到了徹底失敗。但此時橋頭堡的戰鬥還未完全結束。在4月4ri到5ri，蘇軍第2坦克師1輛殘存的超重型坦克擋住了第6裝甲師的補給通道。
和「kv」重型坦克相比，蘇聯人的這種超重型坦克裝有2門大口徑毫米榴彈炮。之所以採用這樣大口徑的火炮，其目的是為了能夠摧毀敵方堅固的防禦工事。但這也使坦克的炮塔變得特別巨大，不僅導致車體行動不便，而且看上去宛如一座移動的堡壘。為了消滅這輛擋住去路的蘇聯「怪物」坦克，華軍不僅出動了大量坦克，並且派出了工兵爆破組。甚至動用了師屬的150毫米自行榴彈炮。結果。他們卻在蘇聯超重型坦克大口徑重炮的打擊下，損失了7輛坦克、1個反坦克連和4輛坦克殲擊車，12輛裝甲車也被擊毀。雖然這輛頑強的蘇聯超重型坦克最終被多達50輛的中國100毫米炮型「行者」坦克和2門150毫米自行榴彈炮聯合擊毀，但由於它的阻擋，卻遲滯了第6裝甲師兩天的行動。
南線殘酷的裝甲戰鬥還在繼續著。在4月3ri進攻中幾乎毫無建樹的蘇軍機械化第12軍在4ri晨受到了方面軍司令部繼續進攻的命令，但只有其所屬的坦克第23師的一個坦克團在步兵第9師的掩護下執行了這一命令。中國的反坦克部隊和第一航空隊聯手重創了這隊蘇聯坦克。到黃昏來臨時，蘇軍60％的參戰坦克已被華軍的反坦克炮和轟炸機炸毀。坦克第23師殘部只得向東北方向撤退。第二天，此前因為沒有燃滑油而在4ri沒有出動的坦克第28師終於領到了油料。在師長切爾尼霍夫斯基上校的指揮下，該師投入了戰鬥。但此時戰場形勢對蘇軍已大大不利，各路反攻部隊都已被擊退。孤立無援的坦克第28師和坦克第23師一樣。在進攻中被華軍的坦克炮、反坦克炮和空軍擊毀了大量坦克。僅僅在4月5ri進行的一次長達4小時的坦克戰中，該師便損失了48輛坦克。坦克第28師最終也只得後撤。蘇軍坦克部隊的反突擊作戰至此宣告失敗。
紅軍損失了大量坦克和其它兵器，按中國方面的統計，僅僅摩托化第41軍就消滅了180輛蘇聯坦克。其中包括29輛「kv」重型坦克。而中國空軍第1航空隊則宣稱到7月1ri止，他們的飛機（主要是n5「蜻蜓」戰術攻擊機）已經幹掉了250輛蘇聯坦克。
取得勝利的摩托化第41軍向位於西特瓦納河的古特拉城挺進。在該摩托化軍的左翼，進展順利的薛鎮遠正驅使摩托化第56軍拚命向西特瓦納河挺進。在道路缺乏的情況下，為了保證部隊的行進速度，薛鎮遠讓他手頭唯一的裝甲師——裝甲第8師沿著公路開進，摩化第3師則走公路以南路況比較差的道路。而步兵第290師則跟在機動部隊後面掩護其安全。
在行進中，摩托化第56軍沒有遭遇紅軍的大規模反擊。雖然在其通路上，蘇軍第8集團軍的一些部隊進行了頑強的抵抗，但中**隊還是在4月6ri抵達古特拉附近的西特瓦納河。為了奪取河上通向城市的公路橋，華軍派出了內務部的特種部隊。這些人偽裝成蘇軍傷兵。乘坐繳獲的2輛蘇聯卡車混入蘇軍運輸車隊。但在開近大橋時，他們被蘇聯哨兵識破並遭到she擊。這些特種部隊開著卡車強行衝上大橋，消滅了隨時準備炸橋的蘇軍哨兵並切斷了爆破裝置的電線，佔領了這個渡口。靠著他們的配合，華軍順利的渡過了西特瓦納河，其裝甲第8師進至古特拉城外。摩托化第56軍得以建立起橋頭堡。這樣一來，紅軍東北方面軍不僅在反突擊中遭到了失敗，而且其在西特瓦納河一線組織起有效防禦的計劃也破產了。
在中路的中國裝甲部隊取得勝利的同時，掩護其兩翼的2個集團軍也取得了不小的進展。在西北集團軍群右翼，第16集團軍早在4月3ri就佔領了奧列格斯克。而左路第18集團軍下屬的第38軍步兵第291師則在突破國境線後。在34小時內穿插44英里，兵臨紅旗裡海艦隊基地古裡耶夫城下，包圍該城並很快發動了進攻。
為了確保拿下這座蘇聯海軍基地，中國統帥部為中將指揮的步兵第291師配屬了大量加強部隊，其中包括1個機槍營、1個摩托車連、1個輕型自行高炮連、1列裝甲列車和3個炮兵營、1個列車炮連（2個150毫米加農炮營、1個210毫米加農炮營、裝備406毫米列車重炮的第690列車炮連）。1個空軍偵察機中隊。
蘇軍在古裡耶夫城的守備部隊包括傑達耶夫少將指揮下的蘇軍第8集團軍步兵第67師的5300餘人。以及克文斯基海軍上校領導的海軍基地守備隊。總的兵力只有13000人，在人數和火力上都處於絕對劣勢。但這些部隊仍然進行了殊死抵抗。雙方在城內發生了激烈的巷戰，給華軍造成嚴重的人員傷亡。4月8ri，華軍終於佔領了古裡耶夫，該城的守備司令傑達耶夫本人在此前的4月5ri戰死，而他的部下有些一直堅守到了4月9ri。在華軍第1軍和第26軍進攻下的交通樞紐奧倫堡，戰鬥同樣激烈。從4月7ri華軍攻入城市，到4月10ri蘇軍放棄奧倫堡前，紅軍的守備部隊重創了擔任奧倫堡主攻任務的華軍哈薩克部「草原」集團軍群（隸屬於第1軍，指揮官哈空木中將）。
在連續丟失古裡耶夫和奧倫堡後。蘇軍裡海艦隊只得冒著中國空軍的猛烈襲擊，撤退到了巴庫。在古裡耶夫，該艦隊損失了4艘驅逐艦和6艘潛水艇。
到4月5ri，華軍西北集團軍群已經在蘇聯境內推進了80至250公里。
但出乎中國最高統帥部意料之外的是。在反擊失利，華軍全面推進的情況下，蘇軍西南方面軍並沒有像他們事先估計得那樣死守裡海地區，而是迅速進行了全面撤退，其速度每晝夜達35至40公里。事實上蘇聯在戰前吞併這一地區的目的，無非是要獲得一塊掩護腹地的緩衝地帶而已。從4月9ri開始，西南方面軍下屬的第8集團軍和第11集團軍分別向北、南兩個不同的方向退卻，在其間出現的大缺口使已經渡過了恩巴河的華軍第4裝甲集群得以更為順利的進攻。尤其是負責掩護的紅軍第11集團軍，此時已經陷入了無指揮狀態。
乘此良機，4月15ri。華軍摩托化第41軍的先頭部隊在克服蘇軍坦克部隊的抵抗後，在附近的鐵路沿線，還繳獲了一列滿載新式坦克的蘇軍軍列。
為了保住受到中國裝甲部隊威脅的斯大林格勒，紅軍只得將從莫斯科軍區抽調來的步兵第41、22軍，以及從斯大林格勒調來的機械化第1軍投入戰鬥，並以這3個軍組成了新的第11集團軍（第11集團軍原有的部隊被編入第27集團軍）。他們和新組建的其它部隊的任務，是拚死擋住中國第4裝甲集群通向用斯大林本人名字命名的這座城市的道路。
紅軍在裡海地區的撤退組織得混亂不堪，大量部隊在不知道應該撤退到什麼地方、應該從哪裡渡河的情況下和難民一道，在中國特工和破壞人員以及當地民族主義者的不斷襲擾下，亂哄哄地盲目退卻。但在中國人看來。與其他方向的蘇軍相比，紅軍東南方面軍的撤退居然還算是比較成功的。這裡的部分原因在於這個戰區的中國裝甲部隊在缺乏步兵配合的情況下，往往讓已經被截斷了後路的蘇聯軍隊從華軍鬆散的戰鬥隊形當中「漏」了出去，有時華軍摩托化部隊即使搶佔了渡口，也無法截住蜂擁而來的蘇軍。正如當時指揮摩托化第56軍的觀察員所描繪得那樣。快速行進中的中國裝甲部隊根本沒有時間和兵力來肅清戰區內的敵人。因此在西北集團軍群的作戰地域內，雖然繳獲了大量武器裝備。俘虜人數卻非常少，到4月8ri僅有約12000人。
更糟糕的是，由於害怕部隊受中國第9集團軍近距離合圍的威脅，巴甫洛夫還下令將第10集團軍調到突出部中部進行防禦，這樣不僅使蘇軍在後方沒有足夠的兵力去對付快速推進的中國裝甲摩托化部隊，同時還把更多的部隊裝進了中國人預定的「大口袋」之中。
東方方面軍如此漏洞百出的反擊計劃，在執行上同樣極為困難。先不去說預定投入反擊的部隊是否還有時間去領取彈藥、油料，偵察敵情、地形，修理那些快要報廢的舊坦克。事實上，準備投入右翼反擊的2個蘇聯機械化軍中，機械化第11軍的部分兵力早在4月2ri就已經投入了與中國第9集團軍的作戰，其所屬部隊中只有坦克第29師趕到預定地點，而坦克33師則在35公里以外，摩托化第204師以及軍部更是遠在70公里以外。另一個機械化第6軍則還待在進攻出發陣地以南40公里。方面軍左翼的機械化第14軍也是在開戰第一天就陷入了苦戰。
由於從戰爭爆發時起，東方方面軍就未能與所屬部隊建立起有效的聯繫，司令員巴甫洛夫只得親自去部隊佈置任務。可在他離開司令部後，東方方面軍、甚至莫斯科的斯大林都無法與他本人取得聯繫。東方方面軍的情況變得更加混亂，預定開始的反擊因此遲遲未能發動。