5日一早，日军以骑兵第2联队一个中队则作为前锋，开始向50公里外的哈尔滨进发。日军是从西南方向的中东铁路进犯。因此，哈尔滨的防御体系自然要以中东铁路方向为重点。东北军各旅的主力都集中在这里。

对于日军的进犯，李杜、邢占清的部署是：右翼区域，从中东铁路到西面的松花江，由李杜24旅的陈东山团和苏炳文第2旅的两个团负责守卫，配属火炮六门，前敌总指挥苏炳文负责指挥。

中央地带，以顾家屯车站为核心，由丁超29旅的两个团及警察总队，29旅的一个野炮连负责防守，配属火炮2门，丁超担任总指挥。

左翼地区，由邢占清26旅和赵毅22旅以及李杜的马则周团守卫，配属火炮4门由李杜直接指挥。左翼相对靠后，但是战线漫长，从哈尔滨南郊的医院街一直延伸到东南方向的田家烧锅一带。

日军前进到距离双城堡东北12公里的镶黄旗三屯时，首先遭遇到了两百人左右的东北军警戒部队，日军将其击退后继续前进。在镶黄旗五屯时，再次遭到李杜所部的顽强阻击。

战斗一直进行到晚上7点，日军才击破东北军的阻击，前出到镶红黄六屯附近。

虽然打了一天，可是日军29联队主要是试探性攻击。因为直到这时，关东军对于长谷照部被伏击的具体情况还不完全清楚，两个联队被全歼，这在他们的认知里是只有重兵围攻才能做到的。

一天的试探性进攻，步兵29联队和骑兵第2联队战死20余人，负伤百余人。

第二天，日军继续缓步推进，中午11点进抵薛家屯、柳马架、永发屯一线。这里距离哈尔滨城区仅仅只剩下4公里，已经逼近了第二路军在哈尔滨建立的防线。下午1点，日军完成敌前展开，各部队陆续到位。

29联队的谨慎，让多门师团长十分恼怒。

他认为，从在双城堡查看现场表明，长谷照部是中了支那人的诡计，在追击支那人时遭到埋伏失利的。而第二师团有着光荣的军史，被奉为日本军神的乃木希典就是第二师团的第二任师团长，日俄战争期间在弓长岭大败俄军而获得勇师团的称谓。这样的军队，是不惧怕任何华国军队的。

所以，多门严令各部奋勇挺进，并在下午1时，下达了攻击命令。日军的攻击部队分为左右两翼，刚刚有部分兵力赶到哈尔滨的第15旅团承担铁路以西的攻击。当面是王之佑指挥的东北军右翼守备区。

第3旅团所属的第4、第29联队均已到达，兵力较强，因此承担铁路以东，也就是对东北军左翼阵地的攻击。攻击重点就在第3旅团负责攻击的医院街附近的东北军阵地。这里正是李杜指挥的东北军右翼守备区。

下午1点半，日军攻打哈尔滨的战斗正式打响了。第二路军利用工事和村庄房屋顽强抵抗，炮兵集中火力对进攻的敌军实施歼灭射击，杀伤了大量敌人。