8月12日黎明，日军第124师团第272步兵联队就在牡丹江外围首先与苏军发生交战。苏军反复对公路两侧的日军阻击阵地进行炮击。第76坦克旅则从右翼发动迂回包抄。很快，苏军打开了一道4公路宽的缺口。
8月13日，第272步兵联队报告，他们已经无法阻挡苏联第5集团军的进攻。师团部回电：光荣玉碎，战斗至死。6个苏联师很快就完全突破第272联队的阻击。先头部队在磨刀石车站军增援部队爆发了磨刀石战斗。
这是一个日军大队有1000人，补生组成的新部队。他们从公路两侧对苏军突入的步兵第63师，第144师和坦克第76旅进行各种规模的袭击。战斗进行了一整天，苏联远东第1方面军司令梅列兹科元帅回忆说：在最疯狂的时候，在磨刀石车站有200名日军敢死队身上绑着炸药包和首领，在茂密的高粱地里匍匐前进，随后一跃而起攻击苏军坦克。
当天，苏联损失了8辆坦克，到8月13日夜晚，日军增援上来的这一个大队，也已经消耗殆尽。少数人逃回了后方阵地，还有一点人躲入附近村庄起来。8月14日，日军第124师团第273步兵联队投入战斗。
