苏军指挥官伊万，很快调整战术，命令东西坦克部队快速突击。蒋纬国指挥座驾向前冲击，战斗中干掉了一辆苏军坦克，可是他的坦克被两发炮弹击中，坦克战车侧翻，蒋纬国负伤昏迷。由于没有任何战斗准备，前锋坦克营陷入各自为战境地。天亮时，蒋纬国被俘，206师年被分割成了4块。
260师官兵面对4倍于己的苏军浴血拼杀，显示出不屈不饶的战斗精神。天亮后参谋长浑身泥土走进临时指挥部。“师长，山谷地势低，电讯号受阻，一直无法于国内取得联系。”“前后坦克营也失去联系，我们陷入绝境。通知各部，不要给中**人丢脸，战斗到最后一刻！”马乾祖说完带上钢盔冲了出去。
黄昏，师部被层层包围。经过一天的鏖战，师长马乾祖于一部被分割包围在一处。伊万要求马乾祖投降，被马乾祖断然拒绝。不久，马乾祖弹尽并身先士卒，向苏军发起决死冲击，他包括参谋长赵曼雄等壮烈殉国。第9摩托化步兵团长季退思战死，第10摩托化步兵团长谢君州负伤被俘。直到午夜战斗才结束。蒋纬国手下一名上尉连长，指挥一辆坦克战车幸运的冲了出去。
这辆坦克战车是唯一逃出来的幸运儿，共4人。是役，206师12000人，伤亡7000人，5000余人被俘。苏军为此付出3000余人的伤亡代价，可见战斗的惨烈程度。当天中午，西北军一支骑兵部队赶到战场，战场上到处都是被击毁的坦克和车辆，阵亡士兵的尸体遍地都是，惨景不堪目睹。由于塔城没有电话线，只能利用当地驻军的电报，层层上报。
7月22日上午十点，重庆国防部。老蒋听完汇报脸色煞白，有些木然站在那里。“报告，迪化电报！”军政部长李宗仁接过电报看了一眼道：“塔城骑兵搜索部队发现了师长马乾祖、参谋长赵又慢等将官尸体，但是没有发现令公子的尸体，也许这是好消息。”老蒋没有接过电报查看，接着吩咐立即召开军事会议。
当天下午，外交部派人前往苏俄使馆提出强烈抗议，苏俄使馆以不知情为由搪塞。随后老蒋以国民政府的名义发表公开讲话：“??????。痛心俄寇肆掠，国土沦丧，我决心同仇敌忾，北上抗俄。我4万万同胞，众志成城，必能逐俄寇出满蒙之境，直至莫斯科城下而后已。本于大军一同北上，必要以民族之血气，驱除俄寇，以慰先总理在天之灵！”
206师全体覆灭，让老蒋改弦易辙，先前小心思皆无。当天中央日报发表全文，怒斥苏俄的卑鄙行为。各大城市媒体、报纸转载，顿时在全国形成了声讨的示威游行。本来中苏边境问题捂着盖着，忽然大白天下，觉醒的民众对于驱除俄寇，表达出了从来没有过的民族尊严。斯大林的报复满足了自己的虚荣心，可是此举是极其愚蠢的，他让中国大地形成了空前的团结。
次日，苏俄塔斯社颠倒黑白、混淆视听，居然说206师主动进攻苏军边防部队，苏军边防部队是被迫自卫还击云云。其实，老蒋得知第33军在科不多大捷后，内心十分震惊，有些后悔。且不说八路军第16师及时支援，仅33军就阻截了苏军2天的立体进攻，让他对苏军的战斗力有了清醒的认知。
老蒋多次在公开尝试一再告诫部属，对于苏俄一定要忍让，不可造次。时下206师的遭遇，给了老蒋一个阶梯，尤其是科不多大捷，让他有了信心。7月25日，老蒋直飞北平，召开军事会议，商量作战问题，八路军总司令朱德、总参谋长欧阳剑，接到了参加军事会议的命令。
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