中東鐵路職員多為蘇聯人，中下層職工中亦有相當多的蘇聯人，中東路事件后他們發起大規模罷工，實際上使中東路全面停開。
8月6日，中東鐵路蘇聯職工會號召全體蘇籍職工辭職散發傳單。傳單說，東鐵職工已被奉天當局裁去約1000人，又有2000蘇聯職工自動辭職。呼吁蘇籍職工不再為中東鐵路者作事。
8月9日帽兒山站蘇方副站長西大連克、郭洛吉洛夫，召集蘇職工開會，擬于11日一律罷工，事泄后，2副站長被捕。
8月11日，中東路特警第三區警察總署將綏芬河東鐵機務段第四段管內辭差的蘇聯職工53名以“變形罷工”名義解送護路軍總司令部訊辦。
8月14日，扎蘭諾爾煤礦蘇聯職工破壞礦內設備，鼓動罷工，并在河水暴漲時挖開土坎、淹灌煤溝。
8月21日，軍政鐵路聯合辦事處令，將太平嶺、細鱗河兩站已辭職之蘇聯人一律逮捕，嚴行訊問炸車“正犯”，如不能指出“正犯”者一律扣留。
9月2日，東省特別區特警處逮捕預謀炸松花江大橋的蘇聯人2名。
日本的反應
中東路事件爆發后，日本關東軍一方面不準中國武裝部隊經由南滿鐵路北運，另一方面日本關東軍參謀長板垣征四郎和關東軍主任參謀石原莞爾等組織“參謀旅行”，一行到哈爾濱。石原莞爾奉命起草了《關東軍占領滿蒙計劃》。
同時，日本方面對中國查封蘇領館，驅逐蘇正、副局長“異常側目”。日本駐長春第三十八聯隊部并第二大隊日夜進行實彈演習，并準備以200萬元的資金修建營房和陸軍醫院，同時準備再從本土調集一萬人，待雙方精疲力盡后趁機獨霸東北。
決戰
蘇軍經過兩個多月的時間，通過西伯利亞大鐵路集結了超過八萬人以上的強大兵力，后勤補給也沒有問題，而同時奉蘇談判完全破裂，9月18日蘇聯政府向各國大使宣布，關于中東鐵路問題，蘇方始終主張和平解決，而中國態度虛偽，毫無誠意。認為今后之交涉無望，以前經過德國調停一切交涉斷然中止。此后對于中俄國境惹起一切不祥事件之責任，蘇概不承擔，決定對東北軍發起致命性的攻擊，以促使東北當局回到談判桌前。
東北軍對此亦有了解，故10月4日，東北邊防軍司令長官公署擬定《國民義勇軍組織條例》。內稱，“赤羌寇邊，首在抗御，凡屬國民或團體有為國犧牲效命疆場之志愿者，投為義勇兵、義勇軍”。條例規定，名義上屬個人者，定為國軍義勇兵，屬于團體者定名為國民義勇軍。
10月2日，蘇軍步兵千余人向滿洲里三十八團三營陣地進攻，雙方戰斗激烈。隨后又不斷以飛機大炮掩護向滿洲里車站各陣地進攻，雙方戰斗到3日晨。
10月10日，貝加爾方面蘇軍3萬人向中國東北邊界進發，而此時負責防守梁忠甲旅已與蘇軍對峙數十日之多，后援不繼，告急求援。
10月12日，爆發了著名的三江口中蘇海戰，亦稱同江之役。早5時，蘇軍出動飛機25架、軍艦10艘、機關炮車40余輛，后又增派騎兵約800余名、步兵3000余，向同江中國軍隊進攻。至午后3時，同江縣城失守。此戰役
中國海軍江防軍全軍覆沒。
詳細經過是十二日晨在同江的蘇聯海軍阿穆爾河區艦隊（也有資料稱是蘇軍遠東艦隊，但從蘇方資料來看應為阿穆爾河區艦隊）由斯加斯克率領以旗艦"雪爾諾夫"號為首的艦艇共9艘（軍艦5艘，其中3艘噸位在950噸以上，另有4艘武裝輪船，計有152毫米大炮4門，120毫米大炮18門，并有飛機十余架支援），飛機25架；東北江防艦隊則由"江亨"艦長尹祚干代理指揮"利捷"(旗艦)，"利綏"，"江平"，"江安"，"江泰"等六艘淺水炮艦應戰，另有“東乙”號武裝駁船。（除“江亨”為550噸，“利濟”為360噸，其余均在200噸以下，全艦隊只有