Таким образом, противник превосходил советские войска по живой силе примерно втрое, но уступал по количеству пулеметов (более чем в 3 раза), тяжелых орудий, самолетов и танков.
Располагая разведывательными данными о готовившемся наступлении мукденских войск, командование ОДВА приняло решение нанести упредительные удары и ликвидировать угрозы со стороны группировки противника в районе городов Маньчжурия и Чжалайнор. Разработка плана операции была возложена на С.С. Вострецова, начальника штаба Забайкальской группы Г.И. Кассина и начальника оперативного отдела Я.Я. Вейкина.
12 ноября 1929 г. Реввоенсовет ОДВА направил в войска директиву, в которой говорилось: «За последнее время в районе Маньчжурия — Чжалайнор происходит усиленная перегруппировка значительных китайских и белогвардейских сил. Опираясь на созданные вокруг Маньчжурии укрепления. Эти силы должны нанести удар по нашим войскам… Ни на шаг не отступая от настойчивого курса на мирное разрешение конфликта, не изменяя общих оборонительных задач ОДВА, РВС армии решил предпринять активные действия и, упредив противника, разгромить его сгруппировавшиеся силы… Успех этой операции будет иметь совершенно исключительное значение… выражающееся в деморализации китайских войск на всех участках, в переломе настроения, беднейшей части китайского населения в нашу пользу, в создании положительного общественного мнения в Маньчжурии для ускорения разрешения мирным путем затянувшегося конфликта. Вместе с тем это будет новой и яркой демонстрацией нашей боеготовности, решительности и превосходства Красной армии над противником»{47}.
В соответствии с разработанным планом войска Забайкальской группы получили следующие задачи: 21-я стрелковая дивизия (командир Г.И. Ашахматов) двумя полками должна блокировать с севера, востока и запада гарнизон в г. Маньчжурия; 36-я стрелковая дивизия (командир Е.В. Баранович) одним полком выходит на юго-восточные подступы к г. Маньчжурия, двумя же полками с танковой ротой наступает в южном направлении и перерезает железную дорогу между станцией Маньчжурия и Чжалайнором, рассекая тем самым вражеские группировки; 35-я стрелковая дивизия (командир П.С. Иванов) плавными силами наступает на Чжалайнор с севера. При этом одним батальоном 104-го полка захватывает господствующую над местностью высоту в 5 км юго-восточнее Чжалайнора и отрезает противнику путь отступления на Хайлар. 5-я кавалерийская бригада (командир К.К. Рокоссовский) должна была глубоким охватывающим маневром выйти на южную окраину Чжалайнора и во взаимодействии с частями 35-й и 36-й стрелковых дивизий уничтожить вражескую группировку в городе. В последующем 35-я, 36-я стрелковые дивизии и 5-я кавалерийская бригада наступают в северо-западном направлении и совместно с 21-й дивизией уничтожают войска противника в г. Маньчжурия.
Для содействия наступлению ударной группы 36-й дивизии (107-й и 108-й полки) была создана мощная артиллерийская группа, состоявшая примерно 30 орудий. На авиацию Забайкальской группы (во время операции ею руководил командующий ВВС ОДВЛ Г.И. Киш) в составе 26-й авиационной эскадрильи (командир И.Я. Лейцингер), 6-го и 25-го авиационных отрядов (командиры О.П. Перебышкин и ГМ. Бондарюк) возлагались ведение разведки, действия по укреплениям, войскам, коммуникациям противника путем нанесения бомбовых ударов и пулеметного обстрела{48}.
Маньчжуро-Чжалайнорская операция началась утром 17 ноября. 5-я отдельная кавалерийская бригада обошла чжалайнорскую группировку и перерезала железную дорогу, связывавшую ст. Чжалайнор с центральными районами страны. Вслед за кавалерией двигались части 35-й стрелковой дивизии. Они захватили разъезд Аргунь, завершив окружение Чжалайнора. С севера и северо-запада на Чжалайнор начала наступление 36-я стрелковая дивизия, совместно с которой действовали танки. Оно развивалось успешно, и 18 ноября чжалайнорская группировка была разгромлена. Перегруппировав силы, советские войска нанесли удар по маньчжурской группировке. С севера наступала 21-я стрелковая дивизия, а с юго-востока — 35-я и 36-я стрелковые дивизии и 5-я отдельная кавалерийская бригада. 19 ноября китайские войска на ст. Маньчжурия были окружены. Все их попытки вырваться из кольца окружения были сорваны. 20 ноября китайский гарнизон капитулировал.
Вечером этого же дня командующий ОДВА В.К. Блюхер доносил Реввоенсовету СССР:
«Чжалайнор занят 18 ноября… Вторым ударом занят г. Маньчжурия 20 ноября… Противник, несмотря на превосходство нашей техники и полное окружение, оказал небывалое по упорству сопротивление. Чжалайнор и Маньчжурия были противником настолько прочно укреплены, что полевая и гаубичная артиллерия не пробила верхних перекрытий окопов и блиндажей. Несмотря на это, разгромлены полностью 15-я и 17-я смешанные бригады противника, насчитывавшие 15 тыс. человек…»