同日20时许，日军第3旅团谷部支队乘2列军车先后开进双城火车站，拟在双城宿营，翌日再向哈尔滨进攻。日军先头部队2列军车到站后，架好枪正准备吃饭时，赵毅部突然从三面发起攻击，以猛烈的火力将日军压迫于站台上下，继而以手榴弹和刺刀与日军短兵相接。

日军措手不及，死伤甚重。关东军援军田岛旅团和20架飞机赶来增援，赵部杀得兴起撤离缓慢，撤退官兵经过开阔地带时，尽管是夜幕还是遭到敌飞机、