中国方面，陆军集中了两个步兵旅、三个骑兵团和一个警察队；海军方面，“江亨”舰驻守富锦，“利济”舰驻守绥滨，“利川”号拖船在富锦以东30华里的高家屯，“江清”舰和舰队长尹祖荫在依兰。沈鸿烈之所以把残余的军舰做这么一个分散的部署，显然是通过三江口的惨败吸取了教训：敌我战斗力对比悬殊，战败不可避免，但把军舰分散配置，让苏联舰队无法一次全歼江防舰队，可以减轻损失。这也是两害相权取其轻，不得已而为之。
10月30日，苏联舰队溯松花江而上。因为冬季到来使黑龙江、松花江的水位都急剧下降，因此在舰队前方的扫雷舰可以轻松地清除掉露出江面的水雷。唯一使苏联人感到烦恼的是需要不停地测量水深并布设航标，以免舰艇搁浅。虽然中国陆军的一个团和海军陆战队余部在防守同江，但是由少量突击队和水兵组成的苏军登陆部队还是轻易地攻占同江。
10月31日晨9时，气温下降到零下11度，风力八级，苏舰7艘突然破坏拦江铁索，进入富锦江岸，与中国军队激战。沈鸿烈设置的阻塞线没有起到太大作用，吃水只有一米多的苏联浅水重炮舰绕过水中沉船，用炮火掩护步兵登陆。眼见无力抵抗，已经重伤的“利绥”舰和没有战斗力的“利川”号拖船先后自沉，只有“江亨”舰参战，但“江亨”舰上的炮手多数战死于“东乙”号上，仅发炮三发便被苏联军舰击成重伤，被迫自沉，舰员争相逃命。午后9时，苏联人清除了水中的沉船，苏舰7艘靠近富锦江岸，步骑炮兵约六七百名登陆。东北军不战自溃，11时富锦县城被占。沈鸿烈只得率领海军余部和陆军一起退向桦川的第三道防线。据苏联称：此战有近300名中国军人战死，数千人被俘，而苏军只死亡3人，伤11人。
11月1日晚，苏军步骑炮兵由富锦东门撤走。2日晨，苏舰陆续撤走。以后苏军连续发动进攻，11月24日，苏军攻占海拉尔。由于战事不利，加上得到南满铁路方面日军有异动的消息，张学良决定与苏联谈判。双方于11月22日签订《中苏伯力会议草约》，提出中东铁路为中苏两国之企业，本诸1924年协议经营之，双方战争才得以平息。而中东铁路的问题，直到1952年12月31日，中苏签订《中苏关于中国长春铁路之协定》，苏联将中东路的一切权力及财产移交中华人民共和国，才算圆满解决。
在三江口与富锦之役后，东北海军将“利绥”、“江平”等舰捞起整修重用，但“江亨”、“利捷”、“江泰”、“江安”等舰则已不堪修复而拆解，作废钢铁出售。舰队长尹祖荫辞职，转任海军江运处处长，张学良派海军总部参谋长谢刚哲暂行兼代。东北江防舰队的实力与战前比较起来，已经微不足道。在“九·一八”事变爆发后，由于不抵抗主义的影响和以尹祚乾为首的亲日派海军军官的叛卖行为，曾经在三江口英勇抵抗、以弱战强的江防舰队全部舰艇都未放一炮，束手就擒，成了日本侵略者的战利品。1932年4月，江防舰队改称伪满洲国江上军，成为日寇镇压东北抗日武装的帮凶。
（来源：中国近代海军网）
