到4月3日，在东方方面军右翼，只有机械化第６军从比亚韦斯托克出发，行进６０公里到达进攻出发地域，然后在方面军航空兵和远程航空兵第３军的支援下发动了反击。但由于地面部队与航空部队在进攻上缺乏协同，航空部队未能给地面部队提供空中掩护，结果苏军在华军第２航空队强有力的空袭下损失惨重，进攻一败涂地。直到当天中午，苏军的２个机械化军付出重大牺牲，才勉强挡住华军第９集团军的进攻。
在第１０集团军地带内，苏军当日取得的唯一胜利只有隶属于该集团军的骑兵第６军（军长尼基金少将）夺回了一座被中国人占领后又主动放弃的城市洛姆查。作为代价，该军所属的骑兵第３６师，在沃尔克维斯克附近遭到了中国飞机的猛烈空袭，蒙受了很大的损失。当天，在同一地域，负责西伯利亚特别军区筑垒地域的副司令员米哈林少将被来袭的中国飞机当场炸死。
面对极为不利的形势，回到司令部后的巴甫洛夫大将无疑是沮丧的，但这位曾经在西班牙用手枪阻止士兵后退的将军仍要做出努力。当晚２０时０５分，巴甫洛夫向第１０集团军（机械化第６军在其编成内）发出了一份措辞严厉、语调急促的密码电报：“机械化军立即行动起来，不要惊慌失措，而要指挥。应当有组织的打击敌人，而不是无指挥的乱跑。”
按东方方面军新的指示，博尔金集团应该在第３集团军的配合下夺回鄂木斯克，其余各部队则应尽一切努力阻止华军的前进。为此巴甫洛夫将方面军第２梯队的第１３集团军也投入了这一地域的战斗。这个集团军（司令员菲拉托夫中将）在战争爆发时尚处于组建阶段，其部队都是从东方方面军的预备队中临时抽调出来的。巴甫洛夫所没有意识到的是，他的这一决定将导致东方方面军纵深地带兵力的空虚，从而为中国装甲部队的长驱直入创造条件。
尽管东方方面军下达了严厉命令，并且派出了增援部队，但是到了4月4日，博尔金少将指挥下的机械化第１１、６军仍然未能顺利地进行反击。这２个机械化军在战争开始时有１２５８辆坦克，但缺乏炮兵和运输车辆。在对华军第９集团军步兵第２０军阵地的冲击中，没有炮火支援、步兵掩护的苏联坦克遭受到了巨大的损失，并且消耗掉了为数不多的弹药和油料。而前来增援的第１３集团军步兵第２１军却撞上了华军第３装甲集群的装甲第１２师，结果在华军坦克部队的打击下步步后撤。不幸接踵而来，部队被打散了，当然，现在也就谈不上什么反突击了。
实际情况是，曾经被寄予很大希望的东方方面军右翼反击，进行到这个时候，除了遭到巨大的打击而损失惨重外，几乎没有取得任何成果。
在东方方面军左翼，从4月3日开始，从边境地区撤退的苏军第４集团军机械化第１４军和步兵第２８军对进攻的华军第２装甲集群也进行了反击。在这个军的编成有５２０辆旧式坦克（到这时已经损失了很多），没有“Ｔ－３４”和“ＫＶ”等新式坦克，而且全军在组织上已经陷于混乱。与之相比，中国第２装甲集群在战争开始时拥有９５５辆坦克，其中85毫米炮的“行者”坦克１３５辆，装100毫米坦克炮的“行者”坦克３８１辆，装100毫米炮的坦克歼击车和指挥坦克２１６辆。中**队在坦克数量和质量上都占有很大优势，更不用说他们还牢牢的掌握着制空权。
但苏军的反击是极为坚决的。在激战中，甚至有几辆苏联坦克突入了华军第１７装甲师的野战指挥所。当时在这个指挥所里，不仅有装甲第17师师长杜玉明中将，而且还有前来巡视战场的第２装甲集群司令官林毓英陆军上将和摩托化第４７军军长戴安岚上将。好在这些人都富于战斗经验，在苏军坦克射击的瞬间能够及时卧倒，否则华军第２装甲集群的首脑真的有可能被一举歼灭。当天，林毓英共遭遇了两次苏联坦克，但都大难不死。
在地面战斗进行的同时，苏联航空兵也在不利的条件下尽其所能地进行顽强的战斗。甚至连林毓英的司令部都遭到了他们的袭击，但如上文所述，当时幸好林毓英本人并不在自己的指挥部里，所以又逃过了一劫。不过不知为什么，苏联人在当时却在广播中宣称已经击毙了林毓英。同一时期，第２装甲集群编成内的骑兵第１师（实际上只是一个靠马来运动的步兵师，几乎没有乘马作战的能力）在红军的空袭中也遭到了不小的损失。
除了坦克、航空部队外，苏联红军的步兵部队也极为积极顽强地向行进中的第２装甲集群发动冲击。按德方的记述，缺乏炮火掩护的红军步兵，总是一波又一波的排着散兵线，端着步枪冒着华军机枪迫击炮的猛烈射击，发动英勇而无效的反冲击。在华军阵地前，布满了苏军的尸体，而新的步兵冲击却持续不断。在付出极为巨大的代价后，苏军的冲击似乎取得了一点效果。在4月4日出发投入交战的第１３集团军第４７军甚至一度打退了第２装甲集群的先头部队，但他们也只是在很短的时间里挡住了中国人的攻势，而这却不足以挽回苏军全线失败的局面。
从4月3日夜开始，东方方面军司令部与属下各集团军的联系差不多完全中断，方面军司令员巴甫洛夫有时只能通过空中侦察和中国人的广播来确定他属下的各部队的方位，方面军所属各部队陷入各自为战的绝望境地，其中一些为了躲避持续不断的空袭而逃入了森林。在东方方面军左翼作战的红军第４集团军则于4月4日失去了对部队的有效指挥，陷入崩溃。就在同一天，第１４机械化军坦克第２２师在与强大的华军装甲部队的激战中全军覆灭，该师师长坦克兵少将普加诺夫被华军炮弹碎片命中后身亡。而挡在华军前进道路上的第１３集团军第４７军也遭到华军的合围。东方方方面军在左翼的反击最终未能挡住林毓英装甲集群的前进。
就在左翼的林毓英第２装甲集群击退苏军的反突击后，高速突进的同时，华军从右翼伸向东方方面军纵深的另一支装甲铁钳——陆军中将东方白指挥的华军装甲教导师也开始收拢。
中国陆军装甲教导师是华军精锐中的精锐，装备着最精良武器，集结了最好的士官和军官组成的部队，并且配有独立的后勤部队。这支部队拥有960辆新式“灰狼”主战坦克，408辆“胡狼”步兵战车，120毫米自行迫击炮192辆，105毫米自行火炮144辆，其中独立超重型坦克营拥有“玄武”XW4001（T）试验型超重型坦克54辆，独立重型反坦克歼击车营拥有“玄武”XW4002（G）试验型超重型坦克歼击车60辆。自行火炮团拥有72门LT-5型155毫米自行火炮，装甲侦察营拥有M26侦察型轻型坦克56辆，装甲侦察车82辆，越野吉普76辆，超重型特种炮兵团拥有48门“玄武”XW4003（P）试验型280毫米特种重炮，弹药车144辆，特种拖车70辆，特种抢修车50辆。战术自行火箭炮团拥有S-10型22联装180毫米自行火箭炮116辆，A-7“天狼星”战役/战术飞弹发射车36辆，陆军“游侠”特种兵大队装备70架K-1通用直升机，50架K-2“夸父”大型运输直升机，此外还有一个装备60辆120毫米无后坐力炮的越野车队，一支105毫米超轻型榴弹炮营（直升机空运），一个装备N3“天袭”战术攻击机64架，K-84“杜鹃”校射/联络机18架的陆军航空团。整个装甲教导师总编制为51532人，一线战斗兵力34226人。事实上，装甲教导师除了步兵部队比机械化军少，火炮缺编5至10个团之外，其它方面和一个机械化军相当。而装甲教导师的装甲兵力比机械化军还要强大一些，因为机械化军也不一定会编制超重型坦克和超重型坦克歼击车，而且机械化军也没有陆军特种部队的编制，所以实际上装甲教导师是一只进攻性极强的战略突击力量。一个重型装甲集群。
由于从战争一开始，红军东方、东北方方面军就没有对这个从两个方面军结合部穿插进来的中国装甲集群给予足够重视，因而只有苏军东北方面军机械化第３军所属的坦克第５师，以及东方方面军第１３集团军所属的步兵２１军对该装甲集群进行了反击。
最先阻止该装甲集群的是红军坦克第５师。该师从4月2日４时２０分起便遭到了中国飞机的猛烈打击，实力遭到很大的损失。但该师所属坦克第９团的２７辆“Ｔ－２８”中型多炮塔坦克和一些“ＢＴ”快速坦克却在华军必经的塔拉河铁桥上与装甲教导师的先锋２６５辆坦克展开了力量对比悬殊的激战。面对强敌，红军首先利用一些车身掩埋在地下的坦克露在地面的炮塔，对行进中的中国坦克群进行出其不意的射击，然后再将活动的坦克投入战斗，给华军造成了一定的损失。与红军坦克第５师的战斗给中国装甲教导师第101坦克团团长张宗川上校的印象极为深刻，他在给上级的报告中宣称，这是他坦克战生涯中所经历过的最残酷的战斗。
但红军坦克第５师在精锐的中国装甲教导师的还击下，损失更为惨重。仅从4月2日到3日，就有９０辆坦克（包括２４辆“Ｔ－２８”中型多炮塔坦克）被华军摧毁。该师最终未能阻止华军的推进。
在克服苏军的抵抗后，拥有近千辆坦克的装甲教导师得以在4月4日顺利的将苏军东方、东北方２个方面军割裂开来。同一天，该装甲集群下属的装甲第1旅还击退了由东方方面军预备队抽调出来的苏军步兵第２１军发动的反击。此时，由于巴甫洛夫将这个方向上的第１３集团军步兵第４４军，用以防御在装甲第３集群以南进攻的华军第９集团军，因而在华军装甲部队和斯维尔德洛夫斯克之间出现了巨大的真空地带。尽管道路稀少且拥挤，东方白指挥的装甲教导师仍然得以从这里长驱直入。
就在这一天，装甲教导师的先头部队已经兵临斯维尔德洛夫斯克城下。
这天下午１５时，迫切想占领斯维尔德洛夫斯克的中国人向这座以斯大林“最亲密的战友”的名字命名的城市发动了冲击，企图一举夺占这座城市。当上百辆中国坦克在装备越野卡车、半履带输送车的摩托化步兵掩护下直扑向苏军阵地时，意想不到的抵抗发生了。
在他们前进的道路上担任防守任务的是苏军第１３集团军步兵１６１、１００师。这２个师在进入阵地前曾遭到过中国飞机密集轰炸，而且也没有任何炮火支援（他们的炮兵都被调走了），但他们却用集束手榴弹和燃烧瓶顽强的抵抗着中国坦克的攻击。虽然华军坦克和摩托车曾数次冲入苏军阵地。但在步兵第１００师师长鲁西扬诺夫、步兵１６１师师长米哈伊诺夫的指挥下，苏军仍然打退了中国的进攻。在持续一天的战斗结束后，华军在苏军阵地上丢下了１５辆坦克的残骸。
自战争开始以来，苏联军队大都是在向防御阵地开进的过程中遭遇中国坦克集群。由于缺乏反坦克武器和可以依托的阵地，加上缺乏抗击坦克冲击的经验，红军士兵们一旦遭遇到华军成契形纵队、以不可阻挡的气势，轰轰隆隆快速开进的大群坦克、摩托化车辆，往往会陷入惊慌失措甚至溃散的境地，自然无法组织起有效防御。而在斯维尔德洛夫斯克城下，苏军的２个步兵师虽然没有足够的重武器，却有比较稳固的防御阵地。其中，步兵第１６１师的防守正面为９公里，仅有的２个步兵团被分别部署在第１梯队和第２梯队，防御纵深为５公里。而步兵第１６１师防御正面为１８公里，纵深６公里，其第１梯队有２个步兵团，第２梯队有１个团。这种阵地配置保证了较大的防御密度和一定的纵深，加上苏军的顽强战斗，直到4月8日华军装甲教导师投入压倒优势兵力以前，这２个步兵师都一直坚守着自己的阵地。
就在华军装甲教导师集群兵临斯维尔德洛夫斯克城下的同时，在东方方面军左翼攻击的中国第２装甲集群在克服苏军反击后，也在向纵深推进。在占领了托博尔斯克后，华军兵分两路，左路为摩托化第４７、４６军，其目标是在斯维尔德洛夫斯克与装甲教导师集群会合，右路是摩托化第２４军，它的目标是更为深远的下塔吉尔。在这一过程中，被包围的红军第１３集团军步兵４７军下属的４个步兵师还在不断对华军装甲纵队进行反冲击，但这些冲击进行得十分分散，除了增加伤亡外，未能起到太大作用。对华军装甲教导集群来说，真正的麻烦来自已经被远远扔在中国坦克部队后面的秋明城。
从战争爆发的第１刻起到斯维尔德洛夫斯克陷落，在这座始建于1586年的古老边境要塞中，残酷的战斗始终没有结束。
为了占领要塞，华军中央集团军群投入了陆军上将赵东胜指挥的第１２军，编有步兵第３１、３４、４５师，其中步兵第３１、３４师负责在要塞两翼行动，而步兵第４５师则受命直接攻占要塞。巴海少将指挥的中国步兵第４５师，前身是东北军步兵第４师，该师曾在桑叶河战役中１３天内进军４００公里，平均一天行进３０公里，顶着日军的猛烈炮火、不顾重大伤亡一举强渡桑叶河成功，因而被中国最高统帅部视为一支特别顽强、善战的部队。在对苏开战时，该师编有步兵第１３０、１３３、１３５团，炮兵第９８团、第４５侦察营、第４５反坦克营、第８１工兵营，第６５通讯营。全师兵员约１７０００人。
另外，该师的进攻秋明要塞的行动还得到了步兵第１２军直属加强部队的支援，其中有第１９２、２０１强击火炮营、２个１５０毫米榴弹炮营、６个２１０毫米榴炮营、２个１０５毫米加农炮营。