当时日军数量众多。在战区，日军先后集结多门师团等3万余人，另外有伪军3个团。还有相当数量的轰炸机和各种山炮、野炮、重炮等先进武器以及充足的作战物资。而马占山所率领的黑龙江守军兵力只有徐宝珍卫队团等1.3万余人，兵器上更是无法可比。日军的火炮射程在30公里，黑龙江守军的射程最远超不过15里。同时黑龙江守军子弹匮乏，枪械不良。
11月4日凌晨，日军出动7架飞机掩护，4000士兵在4列铁甲车和数十门山炮掩护下，向江桥发起猛烈攻击。马占山立即命令守军奋起还击，声震中外的嫩江河畔的血战全面爆发。直到中午，日军伤亡很大，纷纷溃退回南岸。岸下午3时，敌人集中兵力，密集进攻。我军严守军令，等候敌军到百米处，齐起猛攻，趁混乱之际，我军全线冲入敌军展开白刃战。敌人飞机、大炮均无技所施，敌向江桥溃败。遭到在江岸芦苇内埋伏的我军堵截，敌人有的陷入泥沼、有的跳入江中。敌人增派的援兵也在桥上被我骑兵冲断，一股回撤，一股被迫逃到我左翼阵地，被我军歼灭，遗留400多具尸体。5日，日军增加兵力。守军前线吃紧，在关键时刻，马占山带领10多名卫十，乘坐汽车赶赴前线督战。在途中，炸弹不断在身边爆炸，马占山所乘坐的汽车的车篷被炸弹炸穿了很多小洞。6日，日军新增兵力，倾巢来犯。从11月16日到11月18日，黑龙江守军在极端困难条件下坚守三天后，马占山部终因众寡悬殊，力尽援绝，不得不撤出最后阵地三间房。19日，在杨家屯全歼追敌多门联队400余人，马占山率部有计划地退守克山、拜泉、海伦。
中国军队在江桥抗战中虽然最终失败了，但英勇的黑龙江守军面对几倍于已的敌人，毙伤日伪军6000多人，自己伤亡2000多人。这就是打响中国东北抗日第一枪的江桥战役。
江桥面抗击日军的消息在全国传开以后，国内上爱国人十和全国各地学生纷纷通电、汇款支持马占山。教育家陶行知在《敬赠马占山主席》一诗中，盛赞马占山“神武将军天上来，浩然正气系兴衰，手抛日球归常轨，十二金牌召不同”。一时间，江桥战役和马占山的名字在全国叫响。社会各界通过不同方式向黑龙江讥日前线将士发慰问电。一时间，马占山成了名人。当时上海有一家福昌烟草公司还专门生产出了“马占山将军牌”香烟，并在报纸上刊登广告说“愿人人都学马将军”。马占山将军牌香烟上市之后，上海人争先购买，一时间，出现了马占山将军牌香烟供不应求的局面，一些不吸烟的人也买回几包留作纪念。
1931年11月17日的《滨江时报》曾经发表评论说，黑龙江中国的军人在日军的横暴下孤军奋战。嫩江河畔赤血，是中国血性男儿的瑰宝，黑龙江的中国军队，是真正的卫国勇士。文章说我们对于中国军人不能不怀疑，空间有多少可杀敌，我们在极度失望下，我们在失守东三省后的50天，才发现黑龙江的马占山是足以当中国军人四个字而无愧。
江桥抗战打响了中国东北抗日第一枪，它也是抗击日本侵略军的典范。东北爱国军警纷纷建立抗日武装，在不到半年的时间内，义勇军总数达30余万人。江桥抗战点燃了抗日的烽火。
而今，时间走过了74年，见证岁月的嫩江江水依旧平静流淌，印证历史的嫩江江桥依然静静伫立，但马占山和他领导的江桥抗战、黑龙江人打响的东北抗日第一枪，会永远地刻在中国人民的记忆中，骄傲地驻留在中国抗日斗争的史册上。