就在日军攻占了布干维尔岛，彻底取得了对整个所罗门群岛的控制权，取得了对澳大利亚空袭前进基地的当天。三月十八日，抗联参战各部按照总部的规定，全部进抵制定作战地域。
十九日黄昏之前全体参战部队，除迂回部队正隐蔽从集结地西乌珠穆沁旗，向苏尼特左旗进攻出发地域运动之外，其余各部已经全部完全展开。所有的炮兵，已经全部进入作战地域。而负责对地实施支援的各个作战机群，已经做好随时起飞的准备。
三月二十日凌晨三时，按照计划此次会战首先在新京正北与通辽方向同时打响。随着铺天盖地的照明弹升空，从新京正面出击的装甲二师在密集的炮火，以及集中了抗联所有的一百六十部大功率对空探照灯，以高强度光线照射日军阵地的掩护之下。率先一马当先，从长岭一线向怀德、新京交界处的日军阵地发起攻击。
这一百六十部大功率探照灯，是几乎抽调了抗联所有的苏制和美制对空探照灯。凌晨三时发起大规模集群攻击，对于抗联来说无疑还是首次。为了保证进攻的顺利，以及夜间照明的问题，杨震想办法为中线攻击部队调集了一批探照灯。
杨震的意思很明显，就是利用这批探照灯发出的强烈光源，除了为攻击部队指明进攻方向之外。另外一个优点就是利用这批探照灯的强烈光照，刺痛当面日军一线部队的眼睛，使其只能采取盲射的办法，为攻击发起部队争取有利的战机。
这种战术虽然首次运用，但是却在实战之中起到了不小的效果。被强烈光线刺的无法睁开双眼的日军，只能瞎打盲射。突击部队遭受的损失，几乎可以忽略不计。新京东部战场上日军的第一道防线，在短短两个小时之内全线被突破。
同时从吉林、九台向伊通穿插的一个加强师，也在两个独立坦克团以及大量炮火的配合之下。激战至二十日中午，撕开了日军的防御阵地。在当面日军防线上，打开了三个突破口，正在向日军纵深阵地发展。
装甲二师与两个独立坦克团，犹如两把尖刀一样，从新京战场上日军两面侧翼向日军整体防御的纵深穿插过去。这两支部队的汇合点，在新京以南的公主岭。一旦这两支穿插部队汇合，整个新京战场上的日军所有兵力，都将被合围在新京周边。
而在新京战场打响的同一时间，通辽方向出击的部队，以装甲二旅一百二十辆坦克为先导，组成快速装甲机械化集群。从双辽强渡东辽河，向松辽平原发起进攻，直插中长铁路四平街一线。并以一部兵力，直逼战略要地三江口。
这支部队的主要任务就是进逼关东军司令部所在地四平街，截断关东军增援新京战场的通道。在新京以南构筑第二道封锁线，逼迫关东军提前调动预备队，彻底打乱关东军的作战计划。
在其他三个方向打响的同时，在新京北部正面王光宇亲自指挥三个整编步兵师，在两个一二二榴弹炮团，一个一二二火箭炮团，一个一五五榴弹炮团，以及总部直属重炮团的火力掩护。以及两个独立坦克营，以及一个独立坦克团配合之下。从正面对新京城内的日军，发起了全线攻击。
原本杨震是准备将用玛蒂尔达二型坦克组建的四个独立坦克营，都配属到新京正面。但是在陈翰章的要求之下，调了三个营到西线用于正面突破。这样一来，新京正面突击手段略有不足。
在苏联人转交的德制坦克到货，替换下装甲二师目前装备杂牌坦克之后。杨震用这些德国货替换下该师换装后剩余的三八T型坦克，加上五十辆十字军巡洋坦克，充实了三个独立坦克团中建制。
并将其中全部配备了三八T型坦克，以及少量BT快速坦克的独立一团，配备给了新京北突击集群。这么一弄下来，新京北突击集群中这个集群中的坦克数量，并不比其他的方向少。王光宇以坦克为先导，同时从新京北、西两个正面，向新京的日军守军发起攻击。并以一部兵力牵制新京以东之日军，彻底的截断新京至双阳公路，切断日军从东部增援新京的通道。
实际上前一阶段会战之中，抗联虽然没有能够彻底拿下新京这个日军统治东北的象征。但是通过苦战，已经将新京形成半包围。新京北部以新京环城公路为两军对峙线。以北是抗联的控制区，以南是关东军的控制区。
而在新京东面抗联的兵力，奢岭至兴隆山一线以东已经全部是抗联的控制区，日军只控制了新京至双阳公路以南地区。在西面抗联的兵锋已经直指兰家镇至范家屯一线，两军控制线以新京至怀德的公路线为分界。
只有南面公主岭方向，新京还保留着一条对外通道，可以与关东军保持联系。可以说新京已经三面受敌，处于一个半包围的态势。也就是说，在北面日军只控制了主城区。而在东西两面，日军只控制了近郊，以及至双阳、怀德公路以南的地域。
在这种态势之下，京城内的伪满各大机构，包括哪些牌位一样的满籍官员在内早就已经全部撤离。十余万日本侨民，除了所谓的在乡军人重新被征召进入现役之外。所有的老弱妇孺也全部撤离，通过铁路转运至南满。
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