关东军为了彻底的消灭三路军，除了原有的两个混成旅和各县区的伪满警察部队以及部分森林警察部队之外。还抽调了兴安军的两个团、白俄铁路守备队的两个大队，三个刚刚完成编组，由在满洲境内朝鲜人组成，虽然在伪满军建制内，却是归关东军司令部直属的所谓特种团。使得日伪军在岭西的兵力剧增至近三万人。
在优势日伪军大举围攻之下，入秋以来三路军几经苦战，却始终未能改变态势。不仅部队伤亡惨重，新开辟的游击区全部丢失。部队被日伪军分割在德都、通北、海伦、拜泉、讷河几县，只能各自为战，失去了互相策应的能力。
在苦战两个月后，除活动在通北、海伦、望奎的第六支队在伤亡三分之一，已经无力再战的情况下。由支队长郭铁坚、政委于天放指挥主动西撤，在二分区和一路军的策应下退入根据地而损失较小之外。
只有活动在巴彦、望奎、绥化、庆城一带，由支队长张光迪、政委张云生在三分区派出的部队掩护下下边打边撤，甚至连伤员都丢掉才退入凤山境内站住脚的十二支队建制还保持着一定的完整。
而活动在西满讷河、甘南、扎兰屯、阿荣旗、景星一带的三、九两个支队在日伪军的重点打击之下损失极大，各级指挥员相继牺牲，处境日益艰难。
与赵尚志一同从江北回国的原十一军军长，回到三路军后任三支队长的祁致中战死在甘南。三支队政委赵敬夫在德都境内掩护总部以及北满省委突围重伤被俘，因誓不投降，被日军德都宪兵队扔进狼狗圈活活的喂了狼狗。
九支队支队长雷炎带领两个连百余人在讷河境内筹粮时，因叛徒告密，被日伪讷河讨伐队以及白俄铁路警察队一部千余人包围在讷河与甘南交界处。经过一天一夜苦战，始终无法突围全军覆灭。支队长雷炎在牺牲后，头被日伪军割下，悬于讷河城门示众。
在高级指挥员相继牺牲后，三九两个支队的残部在九支队政委王均、三支队继任支队长王明贵的指挥之下，边打边撤，几经苦战才突出重围。等到进入北安北部山区与三路军总部、北满省委汇合时，曾经拥有兵力的两个支队人数已经锐减为不到三百人。
到了入冬，被日伪军困在三路军留在岭西坚持的部队，加上总部警卫部队和机关工作人员、伤员在内已经剧降为不足五百人。困守山区的部队各种物资奇缺，不仅冬装、药品全无着落，而且粮弹两缺。
而且不仅各支队在日伪军发疯似的攻击之下损失惨重，甚至位于德都山区活动的三路军总部和北满省委也几次受到日伪军的合围。三路军总部参谋长许亨植、总部秘书长张中孚于德都朝阳山后方总部突围时阵亡。
而龙江工委书记张文廉与十几名北满省委的工作人员，在被俘押送到齐齐哈尔后，因为拒绝投降，被日军塞进已经冰封的嫩江上凿开的冰窟窿里全部牺牲。
在接到北满省委的求援电报后，在军区侦察营在江北进行伞降训练，而无法立即调回的情况之下，杨震抽调了原三个野战旅的六个侦察连组成了一个支队。由总部警卫参谋韩仁和率领，在一路军一个连的配合下携带了大批的冬装、弹药、粮食赶往北安境内接应三路军。
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