与库利克元帅针锋相对的是中国东北集团军群第13集团军的四个步兵师、一个装甲师和集团军直属炮兵部队，这是当时哈尔滨周围可以找到的最强大的防御部队。第13集团军司令王澍上将深知，哈尔滨以北的战局可能决定整个哈尔滨防御体系的命运，因为苏军在大庆、牡丹江两个方向的突破已经无法避免，为了防止哈尔滨陷入三面合围，必须尽可能把北路苏军牵制在绥化城下，时间越长越好。听说库利克开始总攻绥化的消息，王澍一口气又投入了手头剩下的两个步兵师、一个摩托化步兵师和两个反坦克炮兵团，松花江以南的精锐部队都被派到江北了，哈尔滨城内只剩下薄弱的民兵师。集团军参谋长谢开觉得这样实在太冒险，小心翼翼地问王澍：“把所有机动兵力投入绥化是否不太理智？应该给哈尔滨留下三到五个精锐的步兵师作为内线防御力量，但现在城内的部队都被调空了。”王澍非常坚决地回答道：“哈尔滨防御的成败取决于外线的防御——我们要把远东第2方面军阻挡在松花江以北，把后贝加尔方面军阻挡在大庆油田和哈尔滨之间的沼泽，把远东第1方面军阻挡在哈尔滨东南的平原，决不能让这三股力量在哈尔滨近郊会师，更不能让他们切断哈尔滨附近的交通网。当然，如果外线防御无法维持，最终只能依靠城市白刃战了，但我们有没有兵力进行巷战还是个问题。”
6月23日上午9点，在损失了几乎所有坦克之后，远东第2方面军的第39坦克师终于突破了绥化东南8公里的一小块阵地，现在这个坦克师只剩下一群步兵，无法扩大突破口了。库利克急忙把两个步兵师的预备队调到这个突破口上，与此同时，中**队却在另一个方向发动了反突击，企图牵制苏军扩大突破口的努力。远东第2方面军的总兵力本来包括近40个师，远远强于他们对面的中**队，但此时集中在绥化附近的只有18个师，其余20多个师因为道路泥泞、缺乏交通工具和过度疲惫等原因，都停留在战线后方，或者部署在其他战线上，无法凝聚成拳头。就在对绥化发动总攻前一天，朱可夫还命令库利克调出四个步兵师和一个机械化军向西南前进，进攻大庆油田东北的青冈、芦河，以实现与布琼尼元帅的后贝加尔方面军的会师。库利克认为这种所谓的会师简直无聊透顶，对战局根本没有帮助，只能进一步分散远东第2方面军已经很薄弱的兵力。进攻绥化的战斗进入胶着状态后，库利克又多次请求调回与后贝加尔方面军会师的那四个步兵师和一个机械化军，得到的答复却是冷酷的“不行”，朱可夫还告诫库利克“要顾全大局”，“不要躺在内战时代的功劳簿上倚老卖老，尽快攻克绥化，才有资格讲条件”，气的库利克元帅几乎立即病倒在床上。
当天黄昏，中国守军又得到了一批大口径迫击炮的支援，这样就在苏军已经形成的两个主要突破方向上制造了密集的炮火屏障，榴弹炮、加农炮、反坦克炮、迫击炮和枪榴弹形成了多层次立体火力网，苏军的兵力优势无法派上用场，成千上万步兵在雨后泥泞的黑土地上艰难挣扎，士气一落千丈。但是库利克元帅这边也有利好消息，落在战线后面的步兵师正在逐步向前线集中，24小时之内他手头又会有6个师的预备队，重型榴弹炮的数量也越来越多。为了把落后的部队尽快赶到前线，库利克甚至亲自坐着吉普车赶到战线后方，拿着金光闪闪的元帅杖催促师长、团长、营长乃至连长加快行军速度，“对自己的士兵狠一点”。本来就很狭窄的公路经过各种军用车辆的碾压，很快变的坑坑洼洼，汽车颠簸的非常厉害，许多士兵宁可下车步行，在微微细雨中奔向前方的“巨型屠宰场”。苏军主要突破方向被中**队严密地堵住了，库利克决定另选两个突破方向，就在他拟订作战计划的时候，从哈尔滨涌来的最后几个预备队师已经到达了绥化，这些预备队的出现使中国守军士气高涨，但谁也不知道，这已经是哈尔滨能够调出的最后一支预备队，今后绥化已经不可能得到任何新兵支援，他们对面的敌人却还有一倍的预备队没有动用！
6月24日中午，库利克一次性投入了6个步兵师和1个炮兵师，企图在绥化西南方向打开第三个突破口。由于绥化守军判断失误，没有及时把反坦克部队调到这个地段，苏军在一个小时内就顺利完成了突破，并占领了绥化通向大庆的公路，形势非常紧张。关键时刻，第13集团军参谋长谢开果断地命令调动绥化城内的防空部队，用高射炮和大口径高射机枪阻挡如潮水般涌来的苏军，把战线稳定在绥化到哈尔滨的公路附近。高射炮和高射机枪的到来给苏军制造了极大精神压力，看到这些初速度极高的杀人怪物在自己面前喷吐火焰，再坚强的战士也会感到害怕。第三个突破口的突破速度迅速放慢了，急不可耐的库利克元帅又把方面军直属野战炮兵部队投入了东南方向的突破口，给中**队施加全方位压力。当天黄昏，绥化附近的战线向西南、东南两个方向推进了5公里，绥化城已经成为一个孤零零的战术突出部，与哈尔滨之间的联系随时可能被切断。小规模的战斗不断在铁路和公路沿线打响，中**队已经在铁路枕木下埋设了几吨炸药，一旦绥化失守，就炸掉一切可以利用的铁路设施。当天深夜，库利克元帅觉得他已经完全控制了局势，就得意洋洋地向莫斯科发了一通电报，吹嘘自己“取得了难以想象的战果，中国人的十几万军队随时可能被合围”，实际上此时绥化城内的正规军和民兵加起来也不超过10万人。
6月25日凌晨，王澍揉着红肿的眼睛听取了关于绥化战况的报告，由于苏军占据着明显的兵力优势，绥化的失守看来不可避免，现在主要的问题是：究竟是把绥化城内的六个师撤出来，加强松花江以北的防线，还是让他们留在绥化，冒着被合围的危险继续牵制远东第2方面军？王澍简单地思考了一下，决定把他们撤出来：“我们不能把最精锐的六个师推进俄国人的包围圈。让他们沿着公路撤退吧，不过，要保证他们在撤退的时候不被俄国人击溃。”这时，第13集团军已经没有预备队可以掩护绥化守军撤退了，王澍向东北集团军群司令陈兴润大将请求增援，陈兴润却非常疲惫的说，东北集团军群已经没有多余的部队可以增援哈尔滨，现在长春能否保住都是问题。
眼看绥化守军就要陷入合围，被全部歼灭，谢开参谋长突然产生了一个奇想：“为什么不求助于空军？”这个奇想很快被王澍否决了——在苏联空军掌握绝对制空权的条件下，让空军掩护绥化守军撤退，简直是自杀行为。但是谢开并没有死心，他拿出了航空侦察得到的数据：苏联空军虽然掌握着整个黑龙江的天空，但他们的战术轰炸机、歼击机数目还是很不足的，在广阔的天空中到处存在空隙，现在绥化附近就是一个空隙。为了支援罗科索夫斯基和布琼尼，苏联空军主力都被派到牡丹江、依兰和大庆，哈尔滨以北最多只剩下两个航空中队，库利克手中并没有多少歼击机可用。如果东北集团军群能够调出一百架左右的作战飞机，对绥化附近的苏军进行一次突然空袭，很有可能制造神奇的战果，还可以顺便打破“苏联掌握着完全制空权”的神话。经过一番激烈的辩论，王澍上将终于被谢开说服了，但这只是万里长征的第一步，下一步就是说服东北集团军群司令部，并让他们在24小时之内把可以使用的作战飞机集中到哈尔滨机场。
不出所料，听说第13集团军想发动一次空中打击以解救被围的绥化守军，陈兴润大将的第一反应是：“你们疯了吗？”但是王澍坚持认为空中打击是可行的，他在电话里与陈兴润争论了一个多小时，整个东北集团军群司令部都被吓坏了。东北集团军群航空部队司令谈锋中将也支持王澍，认为为了拯救六个师是值得冒一次险的。于是，陈兴润沉思半晌，简洁地回答：“你们赢了。但是，如果你们没有救出绥化的六个师，我就要你们的脑袋。”