9时17分，苏联边防军另一个小队的装甲车和步兵进到中国边防巡逻第一组的右侧。当苏联边防军对中国边防巡逻第一组形成三面包围的态势后，突然向这个巡逻组开枪射击，当场打死打伤中国边防战士6人。中国边防巡逻第一组的指战员忍无可忍，被迫自卫还击，予敌以严重杀伤。第二巡逻组听到枪声后，在班长周登国的指挥下果断行动，当即将侧后的包括上尉小队长伊万·斯特列尼科夫在内的7名入侵者全部击毙。苏联边防军装甲车不断向中国巡逻分队开枪开炮，并发起冲击，其中1辆装甲车侵入珍宝岛北端的江叉，企图从侧后攻击岛上的中国巡逻分队。中国边防部队立即以猛烈的火力将其击退，并抓住战机转入反击，但是遭到隐蔽在丛林中的苏联边防部队机枪的猛烈扫射，前进受阻。中国边防战士于庆阳沉着冷静，趁苏联边防军的机枪暂停射击之机，猛然从隐蔽点跃起，向苏联边防军的机枪方向冲击。此时丛林深处苏联边防军的另一挺机枪又响了起来。于庆阳当机立断，掉转枪口，予以还击。突然，苏联边防军的子弹击中了他的头部，使他昏倒在地。不久，他猛然站立起来，端起冲锋枪又继续向入侵者冲击，最后献出了宝贵的生命。丛林深处苏联边防军的机枪仍在猛烈扫射，使开阔地的中国边防战士受到严重威胁。副连长陈绍光心如火燎，立即扑向丛林勇猛还击。当他指挥一个班迂回到苏联边防军的背后欲断其退路时，苏联边防军的增援人员也正好赶到，并发起了攻击。在腹背受敌的紧要关头，陈绍光沉着指挥，带领战士们对苏军增援人员进行反击。他发现前方100米处有苏联边防军的两挺机枪在交叉扫射，便一边命令战士们掩护，一边向机枪冲去。在战斗中，陈绍光的左臂和前胸受伤，鲜血浸透了他的棉衣。他以钢铁般的意志控制着站立不稳的身躯，端枪接连打了两个点射，消灭了苏联边防军的1个机枪火力点，而他自己也倒在了血泊中。在生命的最后时刻，他吃力地从弹带里取出血染的弹夹，交给身边的战士，要他们赶快去战斗。他还让战士们把自己扶靠在一棵白桦树旁，激励大家英勇作战。战士们眼里噙着泪花，奋不顾身地向前冲去，迫使入侵的苏联边防军退回江面，登上一辆装甲车撤回苏境。
经过一个半小时的激战，中国边防部队打死打伤敌军60余人，击毁敌装甲车、指挥车和带篷卡车各1辆，击伤敌装甲车1辆，驱逐了入侵珍宝岛的苏联边防军。
3月15日的战斗3月2日战斗后，苏军迅速向边境增兵，企图以武力强占中国领土珍宝岛。为了保卫珍宝岛，中国边防部队也抓紧时间，迅速组织了前线指挥所，并增调了兵力，加紧进行防御作战准备。
3月14日，珍宝岛地区在西北风中夹着小雪，苏联边防军2辆装甲车从珍宝岛北端侵入乌苏里江中国江叉进行侦察挑衅。15日凌晨，风停雪住。
4时许，苏联边防军步兵60余人，趁拂晓前的夜暗，在6辆装甲车的掩护下，从珍宝岛北端侵入，潜伏在丛林之中，企图偷袭守岛的中国边防部队。中国边防部队步兵营长冷鹏飞奉命带领1个加强排立即登岛，依托珍宝岛东南的天然壕沟，与苏联边防军对峙。
8时许，入侵的苏联边防军以装甲火力和步兵轻重武器，向守卫珍宝岛的中国边防分队猛烈射击。尔后，苏联边防军步兵在6辆装甲车的掩护下，向中国守岛分队发起进攻。冷鹏飞指挥守岛分队运用集火近战的战术，对进至200米的苏联边防军予以歼灭，并集中火力将苏军步兵和装甲车分开后，组织40火箭筒和无座力炮打敌装甲车。经过一个多小时的激战，中国边防部队打退了苏联边防军的进攻，击毁敌装甲车2辆。冷鹏飞在战斗中负伤，但坚持不下火线。公司边防站站长孙玉国接替他担任岛上的指挥。孙玉国即利用战斗间隙组织各班作好迎击苏军再次进攻的准备。
苏联边防军于9时46分又开始以地面炮兵和坦克对中国边防部队发起猛烈射击。随后，即出动6辆坦克和5辆装甲车，越过乌苏里江航道中心线，向珍宝岛接近。其中4辆坦克扑向珍宝岛南端，迂回到中国边防部队侧后的江叉地区，另外两辆坦克和5辆装甲车由珍宝岛北端侵入，向中国边防部队正面发起攻击，企图前后夹击中国守岛分队。苏联江岸上的大口径火炮和机枪火力也以猛烈的射击封锁了中国江叉，拦阻中国江岸上的部队上岛支援。中国守岛分队根据苏军坦克从中国江叉迂回登岛比较困难的情况，决定在珍宝岛西侧留置少量兵力，监视和阻击苏军的迂回坦克，集中主要兵力和反坦克兵器抗击正面进攻的苏联边防军。
此时，岸上2号阵地的无座力炮排七班班长杨林，奉命带领七、八班上岛攻击苏军迂回前进的坦克。杨林带着战士跃进到被苏军火力封锁的江叉，发现迂回中的4辆苏军坦克正成纵队高速驶来。他们迅速占领有利地形，隐蔽待机。待苏军坦克驶近到10余米时，杨林率几名战士突然跃起，连投出5枚手雷，苏军坦克队形顿时大乱，先头1辆T-62型坦克闯入中国边防部队预设的雷区，右侧的履带被炸断，另外3辆坦克匆忙按原路倒车逃窜。杨林抓住战机，命令战士在冰上架炮跟踪射击，首发即击伤掉在后面的1辆坦克。尔后，杨林带领七、八班战士继续向珍宝岛机动，刚进入指定位置，苏军2辆装甲车就向他们冲来。杨林操炮瞄准，待装甲车驶近到80米处时才开炮，当即击中一辆。另一辆慌忙掉头逃窜，杨林操炮追射，将其击毁。这时又有1辆坦克和1辆装甲车冲来，杨林在左手已经负伤，右手也被打断3个手指的情况下，忍着巨痛，用血肉模糊的双手继续操炮射击，又将苏军的装甲车击毁。正当杨林向敌坦克瞄准射击时，不幸被苏军的坦克炮击中而壮烈牺牲。经过两个多小时的激战，中国边防部队又打退了苏联边防军的第二次进攻。
苏军的第三次进攻于13时35分开始。首先，苏联边防军的纵深火炮、岸边的坦克炮和其他火炮，在侦察校射机的引导下，对中国边防部队的防御阵地和公司边防站，大规模地进行厂炮火射击。炮击正面达10公里，纵深约7公里，持续时间长达两小时。尔后，苏联边防军100余人，在10辆坦克和14辆装甲车的掩护下，向珍宝岛发起了猛烈进攻。苏军登岛后，以部分坦克、装甲车首先在岛中部东侧的丛林中成一线展开，用火力掩护其余坦克、装甲车以及步兵，分成两个梯队向岛上中国边防分队的防御正面实施轮番冲击，企图以优势兵力将中国边防部队赶出珍宝岛。中国边防分队抓住苏边防军害怕步兵与坦克装甲车分割的弱点，发扬敢于近战的光荣传统，采取几个战斗小组同时围打1辆坦克或装甲车的战法，予以各个击破。
苏边防军步兵和坦克的战术协同被打乱后进展缓慢，只得不断增加兵力。中国边防战士机动灵活，越战越勇。火箭筒手华玉杰甩掉棉衣和绒衣，扛着火箭筒，打一发换一个地方，先后击毁击伤苏军装甲车4辆。15时30分，岛上与岸上的中国边防分队指挥员，迅速组织步兵和炮兵火力，继续打击登岛的苏联步兵、装甲车和坦克，使其严重受挫。经50多分钟激战，中国边防部队毁伤敌坦克装甲车6辆，苏军其余坦克和装甲车自顾不暇，丢下步兵仓皇撤退。至此，中国边防部队胜利地粉碎了苏联边防军的第三次进攻。
3月15日这一天，中国边防军与苏联边防军的50多辆坦克、装甲车和大量的步兵，共激战近9个小时，顶住了苏联边防军的6次炮火急袭，粉碎了敌军的3次进攻，共击毁苏边防军坦克装甲车9辆，打死打伤敌百余人。
争夺坦克的战斗被中国边防部队炸断履带的苏军T-62型坦克，留在中国江叉的冰面上，成为苏联边防军入侵中国领土的铁证。因此，苏联边防军千方百计地想夺回这辆坦克。
3月17日凌晨，苏联边防军猛烈炮击中国边防部队的前沿阵地和纵深6公里的地域。炮火袭击后，苏边防军70余人在坦克装甲车的掩护下入侵珍宝岛，在岛上敷设了1000余枚地雷。苏联边防军在布雷时，预留了一条宽20米的通路，以便拖回其被炸坏履带的坦克。为了粉碎苏联边防军强行拖走坦克的企图，并对苏军的炮击行动予以还击，中国边防部队以炮火拦阻登岛的苏联边防军。当场击毁击伤敌坦克2辆，毙伤敌步兵30余人。
17时，苏联边防军停止炮击，中国边防部队于5分钟后也停止打炮。侵入珍宝岛的苏联边防军在施放烟幕后，逃回了苏联境内。苏边防军拖回坦克的企图未能得逞，便改变了主意。21日晚，苏联边防军派遣一个爆破组，沿预留的雷区通路偷偷地摸向被炸坏履带的T-62坦克，企图将这辆坦克炸毁、炸沉。当这个爆破组接近坦克时，被中国边防部队发现，立即组织火力将他们击退。后来，苏联边防军为了防止这辆坦克被中国边防部队拖走，一面用炮火阻止中国边防部队接近坦克，一面昼夜不停地炮击这辆坦克，企图将其彻底炸毁。
由于苏军火炮不停地轰击，冰层被炸开，坦克沉入江底。中国边防部队在海军潜水员和黑龙江省有关部门以及当地居民的帮助下，利用简便器材，冒着苏军的炮火，穿过一米多厚的冰层，作业4昼夜，于5月2日将这辆坦克打捞上来，并将其送往中国人民革命军事博物馆展览。
珍宝岛自卫还击战，是守卫珍宝岛的中同边防部队指战昂，在武器装备处于劣势的情况下，发扬中国人民解放军不畏强敌，英勇作战，一不怕苦，二不怕死的革命精神和运用灵活多变的战术，战胜了用现代化武器装备起来的苏联边防军，有效地保卫了中国的固有领土，维护了中华民族的尊严。
珍宝岛作战的胜利，也是全国人民特别是战区附近人民群众大力支援的结果。战斗中黑龙江省合江地区和生产建设兵团第三师，积极组织了1万余人的筑路队伍，抢修公路380余公里，桥梁94座，还出动600多辆汽车，为前线运送粮弹。当地群众要求参加支前抬担架的人数达6000多名，出现了新婚妻子为丈夫报名，父母为儿子申请的动人场面。人民群众的大力支援，有力地保证了珍宝岛自卫还击战的胜利。
珍宝岛自卫还击战的意义和影响
珍宝岛自卫还击战是中华人民共和国为捍卫领土主权而进行的一场规模不大的作战行动，然而由于它发生在特定的历史时期，又是针对特殊的作战对象，所以其意义和影响是重大而深远的。其中，对中国的影响，主要表现在对内和对外政策两个方面：
第一，促进了国防战备工作的加强珍宝岛自卫还击作战，有效地保卫了国家的安全和领土主权完整，打击了苏联霸权主义的侵略扩张气焰，增强了中国人民与不可一世的超级大国作斗争的勇气和信心。然而，苏联对此次作战失利耿耿于怀，多方寻机报复。
当年6月10日，数十名全副武装的苏联边防军人在中苏边界西段先后侵入中国新疆裕民县的塔斯提，强行驱赶中国牧民的羊群，野蛮殴打、捆绑中国牧民，并开枪打死怀孕女工孙龙珍。中国边防部队在对其发出多次警告而无效的情况下，被迫自卫还击。随后，苏军出动坦克、装甲车侵入中国境内，企图挑起更大的武装冲突。8月13日，苏联边防军出动直升机2架，坦克、装甲车数十辆和步兵300余人，悍然侵入中国新疆铁列克提地区，突然袭击中国边防巡逻分队。中国边防巡逻分队忍无可忍，奋起还击。副连长杨政林指挥巡逻分队全体官兵浴血奋战4小时，打退了苏联边防军的3次冲击，但终因寡不敌众，全部阵亡。在此次事件中，苏联边防军还打死中国民兵3人，打伤前往增援的中国边防战士12人。
在上述事件以及整个中苏边境争端中，中国方面一直采取了顾全大局的态度，坚持自卫原则，据理力争，尽量避免事态的扩大。中国总理周恩来于9月11日还趁苏联总理柯西金途经中国的机会，在北京机场与他进行了坦率的会谈，并自此开始了长时间的中苏边界谈判。由于苏联当局坚持顽固立场，中苏关系的紧张状态一直未能有所缓和，中苏边界冲突事件不断发生。对此，中国不得不采取一系列措施加强国防战备工作。其中，包括明确苏联军队是中国人民解放军和全国人民在未来可能进行的战争中的主要作战对象，三北（东北、华北和西北）地区是未来的主要战场，并为此而进行了一系列军事训练、研制武器装备和战场准备。这些措施，虽对巩固国防、保卫国家安全起到了明显的作用，但由于长时间把战备工作置于首要位置，不可避免地影响了中国经济的发展和广大人民群众生活的改善。
此外，由于对胜利经验的片面宣传，过分地强调了精神的作用，也对“左”的思潮在全国泛滥起到了一定的推波助澜的作用。战后，林彪一伙借机拉拢亲信，扩大势力和影响，把持了党和国家的军政大权，加速了其篡党夺权阴谋的步伐，使中国国内局势更加严重复杂。
第二，促进了中国外交政策的调整珍宝岛之战，向全世界宣告，以苏联为首的社会主义阵营彻底破裂。1956年6月至10月爆发的波兹南事件和匈牙利事件，暴露了苏联和东欧社会。