虽然这一战东北军损失惨重，但东北海军由于沈鸿烈的先见之明，事先藏了一艘拖驳船"东乙"号在沼泽中，在船上放置两尊120毫米大炮并先详加测准距离。清晨五点半战事一开启"东乙"即发炮攻击停泊不动的苏军旗舰，苏军未料到华方有此一招，当即被击中指挥舰桥，在炮击中苏军司令、参谋长、旗舰舰长等多人当场阵亡，不久"雪尔诺夫"号即沉；苏军的另外三艘亦被"东乙"击成重伤。

但到了九点苏军的飞机加入战场，战局马上改观，江平、江安、江太、利捷、东乙等5舰被击沉，利绥舰受重伤逃回富锦。其后苏军飞机和舰艇集中火力掩护步兵400多人在三江口地区登陆，并对东北军阵地发起冲击，驻守此地的东北海军陆战队第一大队和陆军一个营协同抵抗，击退了苏军首次进攻。

苏军调集援兵近3000人，迂回到下游10余里处，袭击守军侧翼，经过白刃战后，守军大部战死，阵地被苏军占领。是役东北江防舰队伤亡300余人，舰艇几乎全部损失。

苏俄海军伤亡70余人，被击落飞机2架，军舰被击沉3艘，伤数艘。

苏军占领同江县城后即自动退出。29日，东北军收复同江并将同江至富锦的江面水道以沉船封锁。驻在富锦市街的李杜旅罗宪章团，进入城外龙眼山、倭虎力山战壕，修筑工事。同时，刘翼飞同意了包玉兴参战的请求，并把西北军重炮旅交给李杜配合其作战。

31日，苏舰7艘突然破坏拦江索，进入富锦江岸。沈鸿烈乘坐江亨舰前往迎战，双方激战于高家屯。东北军的"利绥"、"利川"舰先后自沉，江亨舰仅发炮三发便自沉。

午后7时，苏船21艘由松花江上驶来，准备运送陆军登陆，进逼富锦。就当苏军舰17艘运输舰靠近富锦江岸，准备让步骑炮兵约1200名登陆时，隐蔽在岸边的重炮旅一个120毫米加农炮团率先开火。已经停下的7艘运输舰还没等让士兵上岸，便被36门大炮打得遍体鳞伤。

同时另一个150毫米榴弹炮团也开始向不远处的4艘炮舰开火，一时间最少有十几艘苏军船只被打得火光冲天，松花江上如同被燃起了十几堆篝火。自以为没有东北海军威胁的苏俄人完全被打蒙了，仅有能还击的几艘炮艇也完全采取规避动作，再加上夜晚根本无法准确寻找目标。

“轰轰…”连续的船只爆炸声和满身是火的苏军不断惨叫声，让江面看起来简直是修罗地狱。短短二十几分钟，就有不下十艘舰艇沉没，其余的各个带伤，向远处退去。包玉兴占了便宜也不敢多逗留，毕竟重炮转移速度慢，他要见好就收……。

退守县城的东北军罗宪章团见到苏军舰队逃跑，随即派兵击杀逃上岸的苏军。直忙活到天亮，抓了上百俘虏才回城。事后统计，苏军此役被击沉运输舰11艘，炮舰2艘，其余各个带伤。松花江上和岸边的遗尸达700余具，俘虏113人。

本来想撤退到依兰组织防线的李杜获知这次大捷后，急忙率援军开至富锦以西之集贤镇。一边将城内的物资设备搬运后方，一边组织防御。沈鸿烈也调集船只将富锦上游堵塞，意图阻止苏军反攻富锦。

苏俄阿穆尔河区舰队这次遭到了重创，也唯恐东北军的重炮打击，未敢冒然深入。6月2日苏俄军舰全部退往哈巴罗夫斯克，东线战事至此逐渐沉寂。