1900年8月4日，中国东北边陲要塞瑷珲城被俄军攻陷。黑龙江副统领凤翔率残部与增援部队和齐齐哈尔义和团汇合，与追击到北二龙屯的俄军交火，打响了匡安岭阻击战。中俄军队交手第一回合，俄军失利，骑兵和火炮均陷入泥潭，被清军和义和团四面合围，一顿痛击。
8月7日，第一尼布楚团的几个骑兵队分队和后贝加尔炮兵部队占领了清军对面的小山梁，山下俄军其他分队重整旗鼓，进攻匡安岭上的清军。俄军两门马炮开始轰击，炮弹呼啸着飞向匡安岭清军阵地。清军将所有兵力投入进攻，敌军为了节省弹药，等清军前进至500米处方才开枪。马炮射出的是散弹，杀伤力大，清军死伤甚重。事后俄军哥萨克士兵在书信中描述道：“我军炮火威猛，中国人伤亡巨大，尽管如此，中国士兵依旧冲锋不止，其殊死作战之精神，令我军官兵瞠目结舌。”
当时，俄军骑兵队三百余人，试图冲击清军阵地左翼，但再次陷入沼泽，只好退回。那时俄军骑兵的子弹打光了，沙拉波夫上尉的第一分队，连备用弹药都打光了，他们试图强行骑马通过沼泽发起进攻。阵地上的清军见状，赶忙集中火力向马队射击，却忽略了尼布楚团第二预备骑兵队分队已迂回到清军阵地后侧发起突袭。清军乱了阵脚，不得不放弃有利地形，转移阵地。瑷珲后路统领恒玉率部勇猛拼杀，但俄军炮火过于猛烈，清军和义和团伤亡巨大，连恒玉的战马也被炸死了。最终，恒玉在部下的极力劝说下，带队退下阵去。
中俄两军厮杀至当天日落时，清军和义和团部队全部溃败，放弃北二屯的匡安岭阵地，退守兴安岭隘口继续坚守。最终，清军牺牲官兵500人，被缴获火炮8门。俄军方面阵亡9人，即尼布楚团骑兵队的哥萨克施科利亚洛夫中尉，另有8名士兵战死。第四分队队长翁多洛夫斯基身中4弹，侥幸活命，第一分队长沙拉波夫上尉与12名哥萨克均受轻伤。
8月9日，清军退至小兴安岭隘口大岭，此地乃黑龙江省城齐齐哈尔的北部屏障。退走的清军和义和团，利用此地路隘林深，易守难攻的特点，迅速建立防御工事，形成一个口袋型阵地，准备与穷追不舍的俄军做最后决战。
10日上午9时，俄军先头部队，由骑兵打头阵，步兵在后紧随，最先抵达大岭清军阵地。他们刚一走近石头庙，清军埋伏圈南面的火炮便开始发射，俄军挥师向南冲去，谁知埋伏圈其他三面，枪炮齐鸣，狂射俄军，打得他们在口袋中乱窜。不过，俄军很快缓过神来，开始组织反冲击。
清军激战数日，几乎弹尽粮绝，此刻又寡不敌众，势单力薄，逐渐不支。包围圈西南面的军官童必胜的部队最先开始放弃阵地，退走隘口。凤翔策马上前，阻止退兵，且与士兵一同向敌军射击，“自辰时至酉时亲放枪四百余响”。最后，凤翔身负重伤不治，战死沙场。
凤翔死后，中俄双方战拉锯战愈加残酷。鄂伦春部族派出500骑兵参战，他们在八里桥与试图冲出伏击圈的俄军遭遇。500勇士策马持枪，杀将出来，马快枪准，俄军登时死伤一片。
再说，清军后退至隘口大岭后，俄军两支骑兵分队，在炮火掩护下，紧追不舍。但不久，他们又放慢了脚步，原来他们在隘口遇到了清军主力。据俄方军官回忆录记载，俄方最早判断，坚守隘口大岭的清军主力至少9000人，火炮12门，还有骑兵部队。后来，俄方通过侦查判明，清军人数实为6000千余人，火炮10门。
8月14日，黑龙江将军寿山任命清军后路首领恒玉，接替凤翔出任北路全军翼长，管带喜昌为后路统领，恒玉率剩余部队，在隘口大岭修筑工事，准备迎敌。15日凌晨，俄军的1个分队对清军实施战斗侦查，第五分队的士兵在两门火炮的掩护下，正面攻击清军阵地，翁多洛夫斯基的第四分队从左翼进攻，尼布楚团的3个分队对清军阵地实施包抄。
第四分队的哥萨克在崎岖的山林之中踯躅而行，前进到侧翼之后，他们将马匹隐藏好，开始发动进攻，清军用交叉火力将其打退，第四分队的哥萨克拖着伤兵和死尸，惨败而归。幸有维尔托布拉霍夫少尉的第五分队掩护，才不至于全队覆没。第五分队冲到距离清军阵地前，与之交火，但完全不足以与清军火力对抗。不久，俄军接到侦查报告，说清军隘口大岭阵地至少拥兵5000人，火炮10门，坚不可摧。当晚，俄军突击部队前锋露宿库尔木，等待海兰泡俄军的增援部队。
8月16日，驰援隘口大岭进攻清军部队的，有斯列坚科预备团、后贝加尔炮兵营第一炮兵连、阿穆尔骑兵第六分队。俄军派出前沿军官对清军隘口大岭阵地进行侦察，并立即对所有部队部署战斗任务。当夜，俄军倾巢出动，向两公里外的清军阵地发起猛攻，打头阵的是两个步兵营，阿穆尔一个分队负责迂回包抄。
拂晓时分，俄军炮兵连的12门火炮猛轰清军右翼阵地，包抄部队此刻从左翼到向清军阵地后方迂回，包括有炮兵连的3个营以及5个哥萨克骑兵分队猛攻清军左翼。《黑河史话》记载，从岭北树丛摸上来的俄军，突然在清军背后开火，两名清军军官统领崇玉和左营管带瑞昌阵亡；另有两名军官，后路统领喜昌和后路左营管带联和负伤，其他清军官兵死伤严重。很快，清军便“军心胆怯，各思奔逃，势如山倒，督饬不能，全军溃败”。
16日夜间至17日凌晨，中俄激战4个小时，最终清军败北。6门速射山炮被俄军缴获，2600多官兵死伤。相比之下，俄军损失就小多了，俄军突击队共计战死12人，57名中下级军官负伤。
至此，俄军打开了通往满洲腹地的道路，连年科卡姆弗少将的骑兵突击队直捣嫩江。8月17日，俄军进入嫩江城，该城副都统变节投敌，百姓纷纷弃城逃难，城内空无一人。俄军在此只遇到清军400名步兵和100人马队的小规模抵抗，抵抗没有坚持多久，便被击溃，残兵朝城东南方向溃退。俄军在城内缴获了清军的一座武器库，计有1000支步枪、3门铜炮和大量弹药装备。
清军溃败之后，黑龙江将军寿山为了避免不必要的牺牲以及为清军残部撤回齐齐哈尔赢得时间，在得到李鸿章批准后，命行营处总管程德全，带翻译前往与俄军议和，同时恳求俄军不要攻城，给齐齐哈尔留条活路。但俄军不予理睬，休整之后，连年科卡姆弗少将的骑兵和奥尔洛夫的海拉尔骑兵分队，开始进军黑龙江首府齐齐哈尔。
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