不过等到双方汇合时已是深夜10点多了，想连夜撤退是不可能的，因此俄军的主将第9师师长凯尔谢里曼中将决定等明天一早再撤军。
那知第2天一早，一直和俄军对持的人民军海军陆战队第2师突然向俄军发动了进攻，而且攻势相当凶猛；在穆棱河火车站方向，装甲列车也开动火炮，向俄军轰击。
凯尔谢里曼当然知道，人民军这是要拖住自己，等着南线的军队赶来然后合围歼灭自己，因此当然是不能被人民军拖住，于是凯尔谢里曼下令，命第2旅留下来断后，阻击人民军，其余军队仍然依计划撤退。
第2旅斯特帕诺夫少将接到命令之后，差点当场就翻了脸，因为谁都知道，这个时候留下来断后的军队是九死一生，但毕竟是军纪难违，因此只能免强接受了命令。
布置了断后的军队，凯尔谢里曼立刻指挥大军向西撤退，在上午9点左右的时候，俄军退到了穆棱河边，虽然人和马都可以徒步涉水过河，但现在俄军是有两个师部，火炮、辎重等足有200余车，这些车辆当然不能涉水过河，必须在河面架桥。不过穆棱河并不宽，河水也不深，因此架桥也花不了多少时间，两个小时就差不多够了，于是凯尔谢里曼一边下令俄军分批次涉水过河，一边又命工兵在河面上架设木桥，好让火炮、辎重等车辆过河。
穆棱河虽然不深，但也不是所有河段都能徒步过河的，有些河段的水深也超过两米，因此需要先派人下水试探，选择可以渡河的河段。
就这样大约1个小时后，俄军找到了2个渡河的河段，并且渡过去约1个团的军队，桥也搭好了大半，而就在这时，凯尔谢里曼收到报告，负责断后的第2旅被人民军击败，现在己向俄军渡河的地点败退下来。凯尔谢里曼听了也不得大惊，赶忙登上河岸边的一个小土坡，放眼看去，果然见2、3公里外，无数的俄兵正在向河边行进，不过毫无队列阵型，显然是败军，而且仔细倾听，还能隐约听到枪声。
原来俄军第2旅留下来断后本来就是不情不愿，因此军队的士气也都极为低落，而且俄军撤退时，将大部份火炮都拉走了，也更是削弱了第2旅的战斗力，而人民军也知道俄军主力逃走，于是加强了攻势，力图尽量击败断后的俄军，去追击俄军的主力。
加上这里的人民军和俄军对持了几天，都沒有发生大规模战斗，看着其他战场的人民军纷纷取胜，自然也是求战心切，现在终于得到了出战的机会，自然是人人奋勇，斗志旺盛，结果第2旅连1个小时都没有守住，就被人民军攻入阵地，旅长斯特帕诺夫少将本来就无心死战，见势不妙，就立刻下令撤退，心里还估摸着这时俄军大队应该己经渡过了穆棱河。而人民军追着俄军后面，一路就像穆棱河边赶了过来。
凯尔谢里曼走下了土坡，招集托布尔金斯基及参谋们商议在河岸边布置阵地，阻击人民军的计划，但就在这时，只听“轰轰”几声，几发炮弹落到河中爆炸，激起了数米高的水柱，好在是炮弹的落点并不是渡河的河段，只是激起的水花淋到不少俄兵的身上，不过这也让俄军上下都紧张起来，这是那里来的炮弹？
还不等俄军上下反应过来，紧接着炮弹接二连三的连绫落下，有的落到河水中，有的落到河岸边，而这次有不少炮弹是落到河里岸边的人群中，有俄兵被炸死丧命，而俄军顿时也都慌乱起来，岸上的俄兵向河里猛涌，也不管是不是可以渡河的河段；而河里的俄兵则加快了过河的速度，只想早些上岸；架桥的工兵也都停止了工作，有的在观望，有的干脆跳进河水里，向对岸连游带凫；还有不少士兵干脆把枪丢掉，好轻装上阵过河，而凯尔谢里曼、托布尔金斯基等人也指挥不灵了。
而就在这时，只见从穆棱河西岸的树林中杀出了无数的战马，马背上的骑士挥舞着马刀，向岸边的俄军冲杀过来，从军服样式上看，显然就是人民军的骑军。而沿着穆棱河两岸，各自出现了3辆奇形怪状的车辆，无马驴牵引自行，而且车上显然是安装了机枪，不仅向穆棱河西岸的俄军射击，同时也隔着穆棱河，射击东岸甚致是还在河水里的俄军。
原来得知北线俄军撤退的消息之后，罗岳意识到必须要堵住俄军撤退的线路，因此下令出动飞机在空中侦察俄军的行军路线，确定俄军渡河的地点，又命北林站的骑军团和猛士车队出击，在穆棱河西岸拦截俄军，另外每辆装甲车还带一个100迫击炮小组，当然成员压缩到只有3个人，毕竟炮弹可以装在猛士车上。并且要求必须在一个小时以内赶到俄军渡的地点。
北林站距离俄军渡的地点差不多有50多公里，对于猛士装甲车来说，当然不会有太大问题，虽然猛士车因增加装甲降低了速度，但跑出5、60公里的时速还是绰绰有余的。而骑军团并没有参加昨夜围歼撤退俄军的战斗，因此人马得到了比较充份的休息，而且人民军在北林站还缴获了俄军3000余匹战马，可以给骑兵们一人配双马，这样也就可以加快骑兵的行进速度。
果然骑军团和猛士车队出击之后，在一个小时内赶到了俄军的渡河地点，这时俄军已经开始渡河了，因此人民军也立刻开始布置，首先在距离河岸2-3公里的高地上布置迫击炮阵地，并留下3辆猛士车帮他们运送炮弹、转移阵地，另6辆猛士车则分成两批，沿河岸突击，这样不仅可以打击本岸的俄军，而且还能打击正在渡河或是对岸的俄军；而骑兵团则隐蔽在河岸附近的丛林里，从正面突击俄军。
布置好了之后，首先由迫击炮部队对俄军展开远程打击，打乱了俄军的阵脚，随后骑兵和猛士车杀出，这时俄军只渡过河一个团的兵力，而且根本没有想到人民军会在这边的河岸发起进攻，不仅没有布置防御阵地，过了河的士兵们都没有重新列队，而是在忙着生火烤衣服。现在己是9月底的时候，虽然还没有进入冬季，但气温也不高，而且东北地区本来就要比关内冷一些，自然不能长时间穿着湿衣服。
结果面对人民军骑军的突击，俄军几乎毫无阻挡之力，因此转眼之间人民军的骑军就冲入俄军之中，挥刀猛砍，骑兵一但冲到步兵的近前，自然就是步兵的恶梦了，只要骑兵借助战马的冲力，顺势挥刀就可以轻易的砍杀俄兵，还有些俄兵甚致直接被人民军的骑兵冲倒，还有人民军的骑兵在马上用96手枪向俄兵射击，顿时将杀得俄兵伤死无数，尸横遍地。尽管也有少数俄兵奋力的抵抗，有的举枪射击，有的奋力扑上马背和人民军的骑兵搏斗，但毕竟是人数太少，改变不了大局。
而在开始的时候，猛士车还向本岸的俄军射击，但随后人民军的骑军和俄军缠斗在一起，而且占据了明显的优势，因此猛士车也就调转了枪头，主要射击河中和对岸的俄军，迫击炮也将打击的目标放到河对岸。这时河中几乎全是俄兵，还有大量的俄兵挤在岸边正准备下河，正好都成了人民军的活靶子，只打得俄兵伤亡惨重，血流成渠，由其是在河水中，更是浮尸无数，就连河水都染红了。
还没有下河的俄兵都赶忙纷纷后撤，找地方躲避，但就在这时，海军陆战队2师已追击到河岸边，向俄军发动了进攻。而这时俄军本来就己经大乱，那里还有能力来抵抗人民军的进攻，只能四散奔走，夺路逃命。
不过人民军虽然占尽了优势，但毕竞人数少于俄军，无法对俄军形成包围，因此有不少俄军趁着这个空子，从战场上逃离，其中也包括俄军的两名师长凯尔谢里曼、托布尔金斯基以及一众参谋人员。
但时间不长，从北线赶来的人民军第1军第1、6师赶到了战场，迅速的展开了兵力，组成包围圈，将俄军包围起来，并且还分派兵力，去追击从战场上逃离的俄兵。这一来人民军在兵力也占据了绝对的优势，被包围的俄兵也只能举手投降。
战斗一直进行到中午12点左右时基本结束，除了少量俄军逃走之外，其余不是阵亡就是投降，而人民军又一次取得了胜利，并且基本歼灭了北线的俄军。至此，三个战场的俄军均被人民军所歼灭，人民军已经确定取得了这场穆棱河之战的胜利。