战斗打响，这次联军没有再使用图哈切夫斯基用起来最顺手的中央突破，而是分兵两路。一路是复**第二集团军的第七、八、十军三个军和志愿军第二集团军的装甲第四军、陆军第十军和第十四军组成，在鄂木斯克北方一百四十公里处的博利舍耶奇耶强渡额尔齐斯河，在鄂木斯克北部向南推进。一路以复**第三集团军和志愿军第二集团军的第七装甲军、骑兵第二军和陆军第十二军组成，在鄂木斯克东南的额尔齐斯强渡额尔齐斯河，向鄂木斯克的西北方推进，对鄂木斯克形成包围。志愿军第三集团军和复**第一集团军作为第二梯队，在上述部队完成对鄂木斯克的包围后，前出至库尔干和伊西姆一线，设立防御阵地，阻断敌人可能的增援。志愿军第一集团军作为预备队，准备在苏俄第七集团军出动时，向南机动，切断第七集团军的退路。
整个战斗比预想的还要顺利，苏俄远东军区的部队，已经被联军打的下破了胆，南北两路的渡河行动基本上都没遇到太大的抵抗，在渡河先头部队在河岸站住脚之后，苏俄防线上的守军就溃散了。等到鄂木斯克的包围圈形成的时候，鄂木斯克城里，竟然聚集了大约二十万的部队。让人大跌眼镜的是，远东军区的最高指挥官基洛夫有一次逃脱了，率领他新建立的司令部撤往叶卡捷琳堡去了。
基洛夫此举受到了苏俄最高统帅部的严厉训斥，并被就地免除远东军区司令官职务，由副总参谋长阿帕纳先科大将接替。接任的阿帕纳先科并没象图哈切夫斯基预计的那样急于给鄂木斯克被围困的部队解围，而是要求斯大林给予他接管苏俄在亚洲部分全部军队的权利。在得到斯大林的允许后，阿帕纳先科开始他的解救行动。
苏俄在于复**的战斗中，眼下在乌拉尔山口以东的战局，已经不能用糜烂来形容了。阿帕纳先科很清楚他面临的困境，所以他的计划，就是让鄂木斯克的部队突围，然后全军收缩，先要保证叶卡捷琳堡不失，不然一旦叶卡捷琳堡落入复**手里，乌拉尔山口让复**占据的话，苏俄军队再要向亚洲部分运动，就只能在哈萨克斯坦南部，沿着里海大范围的绕道了。
在阿帕纳先科临时指定的解围计划，并没有象图哈切夫斯基预计的那样，让第七集团军去攻占联军的辎重重地巴拉宾斯克。而是让第七集团军经阿斯塔纳向西北方的科克舍套运动，全军插向鄂木斯克西南方的彼得罗巴甫洛夫斯克。这一手还真的打了图哈切夫斯基一个措手不及。
彼得罗巴甫洛夫斯克处于库尔尔干一带的是志愿军装甲第十军和陆军第三十一军，他们的任务是在库尔干构筑防御阵地，防止来自于车里雅宾斯克方向的苏俄援军。而在彼得罗巴甫洛夫斯克西面担负包围任务的是复**第三集团军的第十一军。彼得罗巴甫洛夫斯克正好处在两部的结合部，被苏俄的第七集团军一击，顿时使双方都处于一种两面受敌的境地。
图哈切夫斯基预留的对付第七集团军的兵力，完全落空了。不仅如此，这些部队现在要往彼得罗巴甫洛夫斯克方向调动的话，距离都非常远。在复**第十一军左近虽然也有部队，但这些部队一旦调动，鄂木斯克的包围圈就出现了空挡，如果被围在鄂木斯克的敌人抓住这个空挡，不仅不能解复**第十一军的困境，还可能连带着救援部队一起，反过来被敌人包了饺子。
现在唯一的办法就是赌车里雅宾斯克方向上，没有苏俄的大股援军开过来。让志愿军在库尔干担任阻击任务的部队来解决第七集团军了。薛岳的装甲第十军和蒋鼎文的第三十一军就是在这样的情况下，与装备了苏俄现有全部反坦克炮的第七集团军撞在了一起。
沃罗诺夫在接受阿帕纳先科的命令后，指挥手下的二十一个师中的八个，快速向彼得罗巴甫洛夫斯克方向展开。在彼得罗巴甫洛夫斯克，先期到达的苏俄红军第七十九师在击溃担任守备的复**第十一军一个团后，在彼得罗巴甫洛夫斯克设立了临时防线。随即就与第十装甲军的先头部队冯宗毅少将率领装甲第二十一师交上了火。
或许是华夏装甲部队自成军以来，所向披靡从没遇到过对手的缘故。担任全师先锋的所属赵家谟五十八团和徐鸿诚一二四团并没有把敌人放在眼里。两个团均以以营为单位的纵队，分四路向彼得罗巴甫洛夫斯克进发。很快，他们就尝受到了大意的苦果。随着苏俄防御阵地上一团团硝烟飘起，在最前方的几辆坦克均在第一时间就被击毁。
尽管在赵家谟和徐鸿诚的指挥下，坦克行进队形立刻从纵队变化成了一字型的进攻队形，并对敌人的炮阵地开展了反击。可还是在半个小时后，各自退出了战斗。这是华夏装甲部队第一次在战斗中吃亏，战后清点，五十八团损失了二十七辆坦克，一二四团损失了十九辆坦克。这对他们来说，已经绝对属于伤筋动骨了。一二四团稍好一点，五十八团可近乎损失了一半的坦克。接到报告，薛岳第一时间下达了停止前进的命令。
从这次战斗的结果来看，损失最大的时段是在纵队行进的时候，毫无准备的部队在没有按作战队形散开的情况下，在遭到突然的打击的时候，发生了一些混乱导致