3月2日8时40分，我军两个巡逻分队出发，刚抵近岛岸时。苏军从苏联境内下米海洛夫卡和库列比亚克依内两个边防站，派出2辆装甲车，l辆军用卡车和l辆指挥车共70多人，抢先赶到珍宝岛的东侧，挡住了中国第一遛逻队的去路，而且与平时不同，苏军士兵全部持枪，一下车就摆开了战斗队形。为了避免事态扩大，第一巡逻队一边向苏军发出警告，一边向岛西撤去。但苏军紧迫不舍，并派出2个分队，分别迂回第一巡逻队的两侧。其中苏军的左侧分队，与我方第二巡逻队在岛另一侧遭遇后对峙。
就在第一巡逻队退到岛边时，苏军士兵突然开枪，当场打死打伤第一巡逻队6人，我方被迫开始反击，岛上潜伏部队也随即开火。
苏军开火后，江面上的苏军装甲车开始冲击，除了提供正面支援以外，还有1辆装甲车一直迂回到岛的北侧，试图从侧后攻击我军。我方潜伏分队位置原本距离该车不远。但由干火箭简手经验不足，发射数发火箭弹也未能击中该车，只是该车也被越来越近的火箭弹吓跑。使苏军失去了迂回方向的火力支援。之后的时间里，双方人员在岛上形成了混战局面，形势逐渐向不利于苏军的方向发展。我军步兵的基本技战术素质和灵活性都在苏军之上，苏军士兵之间的配合过于拘泥条令，单兵间的距离，小组间的距离以及配置等等过于噩化，不能根据地形、敌情和隐蔽物等情况灵括掌握，而其固有的重型火力优势在岛上地形中也无法发挥，伤亡明显高于我方。因此，1小时之后，苏军放弃了进攻，乘车返回其境内。
在第一巡逻队和苏军交火的同时，另一方向上。第二巡逻队战士在听到枪声后先敌开火，将对方迂回分队7人全部歼灭。
此日，我方共毙伤苏军60余人（其中击毙38人），击毁装甲车、指挥车和卡车各1辆，我方牺牲17人。重伤11人，轻伤24人，失踪1人。
★激战
3月2日之后，苏军先后于4日，5日、7日，10日，11日、12日6次侵入珍宝岛及其西侧的中国河道，根据情报，苏军在几天内又有新的增援，坦克达到70辆，火炮380门。装甲车及自行火炮150辆，地面部队增至一万多人，寻机大规模报复的迹象明显，我方也紧张准备。既要准备小打，也要准备大打，既要准备边界冲突，也要准备大举入侵，因此，我方也动员了46军133师、23军77师等部队，准备应对可能的大规模的冲突甚至战争。
在这期间举行的前指作战会议上，多个部队的指挥员共同会商后认为，苏军下一步可能会进行一次报复性作战，目标多半是我们的日常巡逻部队，为了应对这一局面，我方应注意在岛上加强工事，构筑火力网，并且注意形成纵深，在江西侧岸上林中留出足够的预备部队，以应对苏军可能的大规模进攻。同时。还要把炮兵部队集中使用，争取形成局部的火炮优势。
会议还决定，在现有的直瞄火炮和火箭筒无法击穿T…62坦克正面装甲的情况下，在苏军坦克经常行动的路线上构筑雷场，并加强集束手榴弹、反坦克炮、火箭筒的配合协同。
就在这次会上。当地部队还介绍了当地冬季作战的特点，以及防冻准备，这就是邢著名的顺口溜——。耳戴套，脸戴帽，裤带扎棉袄，手往怀里抄，夜里值勤别偷懒，困了喝酒别睡觉。”其它几句容易理解，‘裤带”一句，是防止匍匈时雪进入外衣内。此外，还要求潜伏分队战士出发前吃一两片止咳药，防止咳嗽暴露目标。从现在的角度看。当时我们部队的防冻技巧还停留在经验指导行动的阶段，没有完善的理论，有些地方甚至是违反科学的，比如喝酒，表面上会让人一时有温暖的感觉，但其实在严寒条件下，烈性酒会造成人血管舒张，更快的丧失体内热量。造成冻伤。但这些土经验，还是提高了部队潜伏的耐久力。
3月14日晚9时，按照预定计划，三个雷场同时开始布雷（江岸通道上两个、岛西江叉上一个）。江叉上的雷场既是与敌坦克作战的第一道防线，又可以卡住主要通道，使岛上我军免遭苏军的分割。由于江面冰层坚硬，只能将地雷放置在冰面上。为了隐蔽雷场，军务科副科长孙征民带领的工兵分队，将需在江面上埋设的二十多颗反坦克雷，分别装进预先缝制好的白毛巾兜里，扳开压簧，利用岛上树丛、塔头的掩护，将伪装雷按照江叉上的自然地貌，拉开间隔，混在了江面的冰雪凹凸中。雷场布设完毕后，前指留下了一个班，在岛西高地上潜伏，以掩护第二天的巡逻。
雷场和潜伏分队，成为了3月15日战斗的决定性因素。
3月15日凌晨，潜伏分队发现苏军6辆装甲运兵车开到江边，运载三十多名士兵进入岛东北部树林隐蔽。我军和苏军的计划居然不谋而合，都是由潜伏部队掩护第二天的行动，但苏军根据他们的人体耐寒试验认为人最多只能在这种气温下潜伏4个小时。因此选在了3、4点钟上岛，而此时，我军小分队已经潜伏了4个小时了。
可以说，就是这个时间上的差异（抑或说能力上的差异），决定了苏军在这次战斗中的命运。
根据前指临时改变的计划，77师某营营长冷鹏飞丰领一个加强排上岛，加强了潜伏分队实力。炮兵部队首轮目标改为潜伏苏军，两个师属炮群则负责封锁江面。
3月15日8时，我方巡逻队比平时推后1小时开始巡逻，巡逻路线也由原来的由北往南，改为由南往北，路过我方潜伏阵地，当他们走到岛中部，刚刚到达苏军轻武器射界时（对面苏军步兵使用的是AKM步枪）便停下休息，直到对岸的苏军开始行动时，才回头折向西南。眼看中国军队离开射程，苏军潜伏部队只好开枪，我方巡逻队便迅速隐蔽起来。引诱苏军进攻。
8：05，苏军3辆装甲车引导步兵20余人，沿江面朝巡逻队位置冲击。在前进过程中，恰恰把侧翼暴露给了潜伏分队。当苏军距离我军潜伏分队阵地不到50米时，我军突然开火，迅即，后方炮群也对苏军潜伏部队阵地和江面敌人进行打击，苏军部队完全暴露在没有依托的江面上，原本负责支援的苏军潜伏分队阵地则被炮火覆盖，根本无法起到作用。在2辆装甲车被击毁，数十人伤亡后，苏军潜伏分队和江面部队的余部撤回了对岸。
9：46，苏军重新调整了部署，在炮火准备后，发动了第二次进攻，正面由3辆坦克、3辆装甲车引导步兵冲击。抵近后。由坦克在江面上提供直接火力支援（岛岸太高，坦克无法登岛），吸引我军注意力，侧面则以4辆坦克和2辆装甲车，从岛南端侧后的江叉上迂回过去，试图切断江岸同岛上的联系，合围岛上我军分队。
由于我方没有有效的反坦克火力，只能在苏军接近后，压制对方步兵和装甲车。苏军坦克无法上岛，整个苏军队形又被迟滞在岛东侧江面上。这时。苏军的迂回分队绕过了岛南端，从我国内河的岛西江叉上包抄过来。为了将苏军坦克引入雷区，我军战士主动发射火箭弹，暴露阵地位置，上当的苏军坦克刚刚进入雷区，首车履带便被炸断。我方抓紧时机，又用火箭筒将对方最后装甲车击毁，将3辆坦克堵在当中，随后集中炮火向这3辆坦克射击，但T…62的防护能力在当时的确先进，虽然坦克上的车灯，天线、履带护扳全被炸坏，但还是将后面的装甲车撞开，从原路逃了回去。首车活着的成员则在企图逃跑时破击毙。
苏军第二次进攻，持续了2个多小时。其闻，我方阵地指挥员冷鹏飞受伤鹏由孙玉国代理。
下午13时35分，苏军在侦察校射飞机的指引下，使用纵深火炮，坦克炮，对珍宝岛和我方江岸纵操地区进行了炮击。15时25分左右，苏军坦克，装甲车24辆，引导100多名步兵，再次向岛上冲击。登岛后，在岛东部丛林中散开，试图凭借兵力优势将我军从岛上挤走，我方给各个战斗小组分配了目标，逐一消灭对方的装甲车和步兵，并将2门门75毫米反坦克炮推出掩体，在不到100米的距离上对苏军坦克射击，压制其火力。至3时30分，我军炮兵突然加入战斗，对江面和岛上敌人进行压制射击，并轰击了对岸的苏军指挥所，苏军指挥员、边防总队长列昂诺夫上校被击中身亡，使苏军失去了指挥，第三次进攻又被击退。
3月15日，是双方战斗最为激烈的一天（双方的一线指挥员1死1伤），我方步兵在炮火的支援下，顶住了苏军6次炮火袭击和3次进攻，击毙敌上投以下60余人，打伤80余人，击疑击伤坦克，装甲车13辆，我方牺牲12人，伤27人。
★争夺T…62
这次战斗中，苏军使用的坦克是当时远东部队的主战装备——T…62，虽然它当时已并非苏联最优秀的坦克（当时苏军欧洲地区部队已经部分装备了T……64），但其车载红外夜视系统和火控系统还是我军所没有的，车体的布局等也和以往的T一55/54有了代差。自然而然。3月15日战斗结束后，冰面上的T…62坦克成为了双方争夺的下一个焦点。
3月20日夜间，我方派出以排雷英雄孙征民（此前已经布排雷200多颗）带队的工兵小分队上岛排雷，以便把坦克拖到安全地方，同时补充布雷，完善雷场。但是，当时我军对夜视器材的认识不足（当时我军自己还没有正式装备实用化的夜视器材），低估了装备了精良夜视器材的苏军狙击手的威胁。就在我方人员排除了十几枚地雷后，苏军狙击手击中了小分队的一位战士，这位战士受伤后身体翻滚时，又不慎触发了一枚地雷，导致旁边的孙征民也不幸牺牲，排雷行动被迫中断。
为了防止T…62落入我军手中，苏军也采取了多次抢夺和破坏话动，其中3月21日晚的行动险些成功，当时苏军派遣了一个6人分队，沿着预留的雷区通路潜行至坦克处。企图将它炸疑、炸沉。我军原本在这辆坦克附近安排了观察哨，但这天值班战士，由于连日劳累，居然都在雪地中睡着了。苏军小分队发现了其中一位战士，井用枪托将其砸昏。正当苏军把带来的120公斤炸药塞进驾驶舱内，安装雷管和引爆导线时，近处突然有冲锋枪声传来。苏军小分队惧怕被歼慌忙撤退。其实，我军井未发现苏军人员，只是换哨的战士被枯树枝绊倒时，手指无意扣动了扳机，造成了一次“成功”的走火。
经此事件后，3月22日，肖全夫向****军委报告了情况。当天，****军委回电要求：“T…62坦克是苏联的新型坦克……务必保护完整，供军事科研单位进行研究。”肖全夫最后决定：架设人工绞盘，配合载重汽车，将坦克拖走。但就在同时，苏军一面用炮火阻止我方人员接近坦克，一面昼夜不停地炮击这辆坦克，企图将其击疑。后来把此处冰层炸开，坦克沉入了江底。于是，前线紧急联络海军派遣潜水分队支援。
潜水分队抵达后，与前线人员一同观察了现场，认为白天苏军的火力太猛，无法接近坦克沉没位置。夜晚太黑，行动起来又不方便，而且还有苏军夜视器材的威酪。行动必须在傍晚天色半黑时。当时珍宝岛白天最高温度都在零下30度，江上冰层超过2米，坦克沉没之处。也已结下了厚冰。在日落后下水入冰，穿着没有御寒功能的轻潜装具的潜水员随时可能被冻僵。然而，只有这一办法，才有可能将坦克抢回。在老潜水员熊建成的带领下，潜水员开始操作。具体下水时间由对方的炮击决定，炮声一停，潜水员