由於陳鋒所部表現的極爲驚豔，所以負責賽音山達前線的紅旗第一集團軍指揮部對於第八戰區警衛師這個膽敢孤軍深入的步兵師極爲重視。所以紅旗第一集團軍總司令瓦西里耶夫中將直接在第一道防線上就佈置了2個步兵師以及2個坦克師，另外還調集了4個炮兵旅進行火力增援。
6月9日，第八戰區警衛師剛剛抵達賽音山達不久，蘇蒙聯軍就以2個坦克師爲先導，有以一個步兵師爲後續兵力，在4大炮兵旅的配合下，向立足未穩的警衛師展開了進攻。
然而，令蒙聯軍高層感到恐懼的是，戰鬥從一開始他們就發現事情並不像他們想象的那樣簡單，那個中國師雖然只是一個師的番號，但是兵力卻多的嚇人。看着漫山遍野的中國士兵以及遠處還沒有投入戰鬥的預備隊，瓦西里耶夫中將怒了。尼瑪的，這哪是情報部門所說的只有一萬多兵力的中國師，雖然無法確切統計前線中國部隊到底有多少，但是保守估計不會少於三萬人，這尼瑪不是坑爹嗎。
不要怪瓦西里耶夫中將憤怒，他也是一點辦法沒有，誰讓部隊不滿員是蘇聯紅軍最大的特色。不要覺得前線一次投入那麼多師旅級的部隊，就以爲蘇蒙聯軍投入了多少兵力，就那這次戰役來說，蘇軍在前線的部隊足足有十多個師以及六七個旅，然後還有蒙古人民軍好幾個師旅級的部隊參戰，但是實際上卻只有不到七萬人而已。
即使在衛國戰爭中後期，蘇聯紅軍基本上頂住了德國軍隊的進攻。並且在局部戰場已經掌握了戰爭的主動權，但是紅軍的滿員率仍然很低。斯大林格勒會戰末尾，負責殲滅被圍德軍的頓河方面軍擁有6個精銳集團軍和大量加強兵器，而總共只有21萬人。平均下來每個集團軍三萬五千人左右。
如果說在中國的話，一個集團軍至少要下轄兩個軍，每個軍下轄2個步兵師，即便是編制最小的乙種師，加上直屬部隊的話，一個集團軍最少也的有4萬左右的兵力，就抗戰期間國民政府組建的40個集團軍而言，鮮有兵力不足4萬人的。
所以說一個集團軍3萬5千人即便是放到中國戰場也只能說勉強過得去而已，但是要知道蘇聯紅軍是歐洲軍隊。它的一個集團軍下轄的師旅級番號遠比中國的要多得多。就拿這次戰役的主力紅旗第一集團軍來說，紅旗第一集團軍轄有步兵4個師（第22、第39、第59、第231）坦克3個旅另1個團（第75、第77和第257旅、獨立坦克第48團），然後還有炮兵、高射炮兵、工程兵、輜重兵等部隊，這樣算下來就知道幾個師幾個旅的蘇聯紅軍實際就是掛了一張虎皮的肉餡餃子，皮薄餡大。
例如戰爭後期遠東戰役中，遠東第一方面軍一個得到極大加強的步兵軍－－72軍，在加強有8個炮兵旅（含2個重炮旅〕，4個炮兵團，3個炮兵連（含2個超重炮兵連〕，2個火箭炮兵旅。2個火箭炮兵團，2個迫擊炮旅，2個坦克旅，2個自行火炮旅，1個工兵旅之後，總共只有14380人！崔可夫元帥曾經自豪的回憶，1944年，作爲全軍第一流主力的近衛第8集團軍結束休整時，擁有4個近衛步兵軍（12個師〕和大量加強兵器。而且這些部隊在紅軍看來都是滿員率相當高的。可是一算。總共也只有76000人而已。
根據事先得到的情報，這次北上充當先鋒的是陳鋒所部的一個步兵師。番號爲第八戰區警衛師，師長叫馬操，是一個沒有接受過正規軍事教育。而且從軍不足5年的年輕人。關於這個機械化步兵師的兵力，情報部門給出了1.2萬人的一個保守數字，所以紅旗第一集團軍總司令瓦西里耶夫中將就是以1.2萬這個數字作爲參考的。
得知陳鋒所部的這個步兵師只有一萬兩千人之後，瓦西里耶夫中將爲了保險起見，一次性在第一道防線上佈置了3萬人，在瓦西里耶夫中將看來，2.5倍於陳鋒所部的兵力足以打贏這場戰鬥了。
但是等開戰了才發現，中國軍隊的兵力何止只有1.2萬，不算天上飛的那些奇怪戰機，單單地面部隊的兵力就不比他們少多少。但是現在已經是勢成騎虎了，除了硬着頭皮往上頂之外已經沒有其他更好的辦法了。
瓦西里耶夫中將一邊命令前線的部隊按照原計劃進攻，一方面則是命令從後面幾道防線抽調兵力，這樣一來完全破壞了之前的戰略部署。
然而陳鋒所部的這個警衛師的戰鬥力實在太強了，尤其是那種奇怪的小型戰鬥機配合坦克的威力實在太大。6月9日的戰鬥中，陳鋒所部只投入了1個坦克團以及一個陸航大隊，另外還出動了一個步兵團，但是硬是將1.5萬蘇蒙聯軍組成的攻勢給瓦解了。
6月10日，賽音山達前線的戰鬥繼續進行，等到第一道防線的兵力達到5萬人之後，瓦西里耶夫中將又命令部隊對警衛師展開進攻，但是今天的戰鬥依然令瓦西里耶夫中將極爲沮喪。一整天苦戰下來，蘇蒙聯軍損失慘重，但是卻給陳鋒所部造成的傷亡十分有限，更沒有將陳鋒所部的警衛師全殲亦或者擊潰。
11日，摸清前線蘇蒙聯軍的虛實之後，馬操制定了進攻方案，於6月11日上午對蘇蒙聯軍的第一道防線展開了猛烈進攻。這次警衛師一改之前的“好脾氣”，坦克、大炮、直升機全部出動，全軍除了留有一個步兵旅的預備部隊之外全部投入戰鬥。
戰鬥從上午一直打到下午，戰況異常的慘烈，期間雙方進行了炮戰、裝甲戰以及更加殘酷血腥的白刃戰。戰至下午三點，蘇蒙聯軍全面崩潰，佈置在第一道防線的五萬多大軍被消滅了2萬多，剩下的全部後撤至第四道防線才停了下來。
這一仗蘇蒙聯軍不但損失了2萬餘人，更重要的是兩個坦克師幾乎被全殲，七百餘輛坦克只逃回一百八十餘輛。像步兵、炮兵等部隊損失更爲慘重。
然而馬操得理不饒人，根本就不給蘇蒙聯軍休整的機會，從11日晚上開始，連夜向蘇蒙聯軍的第四道防線展開進攻，只用了四個小時就將這道瓦西里耶夫中將寄予了厚望的防線擊垮，然後大軍兵臨賽音山達城下。
12日馬操所部攻城，在北方空軍以及陸航部隊的配合下，警衛師很順利就攻入城中。不過令馬操感到鬱悶的是，蘇蒙聯軍竟然沒有後撤，反而依託賽音山達城內的民居以及制高點與警衛師展開了巷戰。
瓦西里耶夫中將是一個指揮水平很高的將軍，通過這兩天的戰鬥他發現蘇軍引以爲傲的強大火力在對面那支中國部隊面前根本算不了什麼，尤其是佈置在賽音山達前線就百多輛坦克全部損失殆盡之後，瓦西里耶夫中將就知道與陳鋒所部打野戰只會讓部隊滅亡的更快，想要取得戰爭的最後勝利，絕對不能讓陳鋒所部的那些先進的武器裝備發揮效用，而能提供這樣一個戰場環境的只有巷戰。
果然，突入城中的中國軍隊被打了個措手不及，在丟下大批的屍體之後被趕出了賽音山達，這也是戰爭爆發以來蘇蒙聯軍在局部戰役第一次取得勝利，這次巷戰共殲滅中國軍隊一千三百餘人。
但是還沒等瓦西里耶夫中將高興多久，警衛師再次發動進攻，這一次蘇蒙聯軍就沒有那麼好運了，有了準備的警衛師只是派了不到兩個團的兵力入城作戰，這兩個團除了擁有4個裝備了ak突擊步槍的步兵營之外還有2個全部裝備了衝鋒槍的營，另外馬操還將手中唯一一支特種部隊——利劍偵察連丟盡了賽音山達城。
13日凌晨3點，賽音山達戰役進入尾聲，蘇蒙聯軍除了少數部隊突圍出去之後，其餘的全部被全殲，而紅旗第一集團軍總司令瓦西里耶夫中將連同整個指揮部被利劍偵察連給端了，自瓦西里耶夫中將以下5名將軍以及16名校官成了俘虜。
賽音山達戰役共持續了4天5夜，最終以蘇蒙聯軍慘敗而結束，這一戰蘇蒙聯軍損失了6萬多人，更重要的是將遠東方面軍手中半數的裝甲部隊扔進去了。而陳鋒所部這次損失也極爲慘重，共有2769人戰死，7611人受傷，傷亡率達到了三分之一。
賽音山達之戰也是陳鋒所部開戰以來損失最大的一次，前幾次戰役雖然沒少殲滅蘇蒙聯軍，但是陳鋒所部的損失微乎其微，這一次由於蘇蒙聯軍頑強的阻擊以及瓦西里耶夫中將出色的指揮，馬操所部損失空前嚴重。
最重要的是，賽音山達戰役之後，馬操所部由於傷亡慘重，不得已只能停止了進攻。大軍駐紮在賽音山達等候陳鋒後續的援兵，這讓叫苦不迭的蘇蒙聯軍有了更多的時間調集兵力。