1931年九一八事变后，日本侵略军迅速占领辽宁、吉林，继续向黑龙江省进犯。那时黑龙江省省会在齐齐哈尔，日军要占领齐市，必须经过洮(洮南)昂(昂昂溪)铁路上的嫩江桥。
马占山江桥抗战背景
1931年10月，叛军张海鹏派徐景隆率3个团从白城子出发向江桥进犯，15日到泰来，日军飞机飞抵龙江上空助威。16日拂晓，叛军进抵江桥南端，在战斗轰炸机的支援下，与守军徐宝珍部发生激烈战斗，其3个团在守军的反击下伤亡惨重，一齐溃退，在江桥以南地区与守军对峙。守军遂将江桥破坏3孔，阻止日军再犯。
1931年10月16日，马占山接到张学良任命其代理黑龙江省主席、军事总指挥的电令后，立即从黑河昼夜兼程前往省城，19日15时抵松浦后，即乘火车于当夜到达省城齐齐哈尔市。20日上午就任黑龙江省代主席，亲赴前线激励抗日将士，同时发布告悬赏索取张海鹏首级，并宣布成立黑龙江军临时总指挥部，以便统一指挥。马占山任总指挥，以副司令公署参谋长谢珂任副指挥。
毁桥御敌
1931年10月22日，马占山针对日军集结重兵妄图侵占黑龙江省事发表宣言：“与此国家多难之秋，三省已亡其二，稍有人心者，莫不卧薪尝胆，誓求危亡，虽我黑龙江一隅，尚称一片干净土……尔后凡侵入我省者，誓必死一战”。
马占山在听取谢珂等将领关于江桥作战情况的报告后，立即调整了部署：委朴炳珊为省城警备司令，以加强省城防卫；任王南屏为黑河警备司令，接替马占山的遗缺；将东北屯垦军3个步兵团、1个骑兵团、1个炮兵营编为步兵第1旅，开驻大兴以南布防。
其中骑兵到富拉尔基以西对景星方向警戒。至1931年10月29日，基本完成了从江桥到榆树屯和昂昂溪的以铁路为轴线，纵深约40公里、宽约10公里的三道防御阻击阵地布置。
初战告捷
1931年11月4日上午，日嫩江支队先遣中队在飞机掩护下从江桥车站北进，通过嫩江桥后向大兴车站以南的中国军队阵地进攻。是时马占山卫队团徐宝珍部、张竞渡部共2700人奋起迎击，将敌击退。
下午，日军集中兵力约4000余人，由滨本大佐指挥，在飞机坦克和重炮掩护下向江桥发动进攻。日军先突入江桥左翼阵地，继而向江桥正面大兴线主阵地猛攻。中国守军奋起还击。日军一度突入我阵地，双方展开白刃战，日军不支遂撤向江岸，遭到预伏在芦苇中的中国军队截击。
此时，日军援军赶到，在立足未稳之际又被守军骑兵夹击，被迫退回。战到20时，日军败退遣尸400余具。是日夜，日军连续炮击后乘船百只偷袭，待船近北岸时，潜伏在芦苇内的中国军队突然开火，日军死伤落水者众，余皆退回。此日中国军队伤亡300余人，日伪军伤亡1000余人。日军集中兵力，在飞机和炮兵的支援下连续进攻，均被守军击退。
日军增援
日军在第一阶段作战中伤亡很大，为尽快打破僵局抓紧调兵遣将，极力准备再次进攻。同时通牒马占山进行施压，要求其立即下野、让出权力并撤出在齐齐哈尔的中国军队，遭到马占山的断然拒绝。关东军向日本陆军中央部提出速增派一个师团的兵力。本庄繁下令“第2师团全力向大兴方面集结”。
至11日，日军在嫩江北岸有长谷旅团司令部、步兵第16联队、第4联队(欠第3中队)、第29联队第1大队(欠第3中队)、骑兵第2联队及配属的第28联队之第2中队，野炮兵第2联队’(欠第8中队)，工兵第2中队。嫩江南岸有野战炮兵第26联队第3大队、临时野战重炮兵大队等，总兵力超过3万人。
针对日军的调兵遣将，1931年11月7日晚，马占山主持召开军事会议，研究应敌措施并确定调整部署，重新设置三道防线。第一道防线在汤池、乌诺头、新立屯一带，其前线阵地在后依里巴、前官地、后官地等地，由骑兵第1旅吴松林部两个团防守。14日后骑兵第2旅程志远部全部投入汤池等地战斗。
第二道防线在英老坟、三间房、大兴屯、小兴屯、霍托气等地，是黑军正面防御的主阵地，由暂编第1旅苑崇谷部4个团、步兵第2旅吴德林团、步兵第3旅李青山团、骑兵第1旅王克镇团、朴炳珊炮兵团，还有工程兵等保障分队防守。
14日后，步兵第1旅孙洪裕团和绥化保安大队2000人加入正面防御作战。第三道防线在朱家坎、富拉尔基、昴昴溪、榆树屯等地，由步兵第1旅张殿九部2个团、骑兵2旅全部和卫队团防守。总兵力1.3万余人。
寡不敌众
1931年11月15日晨7时30分，日军第2师团司令多门中将率师团主力到达大兴前线。
1931年11月16日11时，在10架飞机和重炮、坦克支援下，日军步骑兵4000人，向新立屯、三家子等阵地发动猛攻。守军奋力抵抗，战至15时，将日军击退。
双方伤亡惨重。17日10时10分，本庄繁接到陆军参谋总长关于“向齐齐哈尔以北推进。尽力以果敢行动使敌陷于溃灭”的指令，下令第2师团“一举攻占齐齐哈尔”。
又令混成第39旅团除1个步兵中队和工兵中队外，“将其余部队调集大兴，人列于第2师团长指挥”。13时，多门师团长在后衣里巴列车内向日军各部队下达了向黑军全面进攻(重点进攻三间房)的命令。
1931年11月17日22时，得到补给增援的日军兵分三路，向马部阵地展开狂攻。右翼部队在天野指挥下，从乌诺头出发向新立屯一带左翼阵地进攻。守军吴松林旅虽连战数日疲惫不堪，但面对数倍强敌仍竭死抵抗，打退日军进攻十余此。
战至日凌晨，守军战壕多被毁坏，各团、营阵地被切断数十处，难以扼守，遂退往大兴屯一带第二道阵地。17日22时40分，日军左翼部队在长谷指挥下，向汤池一带右翼阵地进攻。守军程志远旅与之殊死奋战。翌日2时，日军增加攻击力量，以坦克8辆、大炮30余门，肆恣猛击，守军难支，遂撤向三间房主阵地。
领地陷落
1931年11月18日凌晨3时，日军集结各部按预定部署进至待击地域。6时30分，飞机和炮兵先后向三间房一线阵地轰击1小时，守军以炮还击，彼此炮声隆隆，震撼整个朔北荒原。彼时日军重炮射程30公里，马军重炮射程15公里，吃亏不小。
8时许，日军在坦克掩护下开始总攻。守军奋力抵抗，日军进攻受挫。9时20分，多门下令预备队增援，又发动疯狂进攻。战至10时，守军右翼部队虽浴血对抗，却难固守，便退至昴昴溪。10时30分，守军左翼阵地小兴屯失守，部队且战且退至红旗营子、榆树屯一带。此时，长谷指挥步、骑兵在飞机、坦克配合下向三间房主阵地进攻。守军苑崇谷旅及张殿九旅顽强抗击。
14时，日军第39混成旅团续到一个联队从三间房西侧三家子加入战斗。并与正面进攻的长谷旅团，全力夹击。15时后，日军又增加飞机12架、坦克12辆、大炮30余门，以猛烈炮火，将战壕全部摧毁。中国军队由于无增援而导致19日日军占领齐齐哈尔。
马占山指挥江桥抗战结果
马军由于粮食仓储地被日机炸毁，守军“不得饮食，疲饿过甚”。空腹苦战的中国守军面对数倍之敌毫无惧色，与敌拼死肉搏，喊杀之声惊天动地，三间房一带的战事更是彻夜未停。尽管中国军同仇敌忾，个个“奋勇异常”。但连续鏖战，很多士兵几日未睡，粮食断绝，得不到任何增援。
当时使用的弹药系黑龙江守军长期库存，很多因发霉而不能用。在侵略军源源不断地得到大量补充和增援的情况下，敌强我弱的局面日趋严重。加之阵地被毁，“实在无力支持”下去。18日下午，马占山将军不得不痛苦地下令撤出战斗。19日，日军5000余人侵占齐齐哈尔，江桥之战结束。