當北路俄軍在海蘭泡大肆屠殺中國居民時，東北路俄軍由薩哈羅夫少將率領步兵四個營、騎兵四個連、炮兵兩個連及一個工兵排、一個電信排、一個醫療救護隊，隨帶火炮二十六門，分乘二十二艘江輪和五十六艘拖輪，從伯力出發，沿黑龍江西進，於7月22日到達拉哈蘇蘇（今同江）。
而，駐守該地的清軍稍事抵抗即行撤退。俄軍占領鬆花江口這一要點後，留兵一部駐守，主力隨即溯鬆花江進犯三姓城。三姓位於鬆花江南岸，西瀕牡丹江，東臨倭肯河，是吉林北部水陸交通重鎮。三姓副都統農英阿率八營清軍（有火炮二十二門）駐守該地，沿江還駐有水師營。
在7月27日，俄軍攻占了城外北麵和西麵的清軍陣地，接著於28日上午9時，水陸兩路夾攻三姓城。守軍英勇抵抗，激戰至下午4時，擊沉俄輪一艘，斃傷敵軍多人。終因俄軍炮火猛烈，其後續部隊又相繼登岸，清軍傷亡嚴重，被迫撤退。俄軍占領三姓，槍殺居民，焚燒房屋，然後登輪向哈爾濱進犯。
哈爾濱是中東鐵路的樞紐，原駐有沙俄“護路隊”兩千餘人，因受義和團的攻擊，各地“護路隊”陸續向哈爾濱集中，此時總數已逾四千人。壽山在部署黑龍江戰守時，奏請清廷委任通肯副都統慶祺為東路翼長，率領六營清軍，駐紮於鬆花江口至呼蘭沿線各站，防禦俄軍從東麵入侵黑龍江省。
鑒於哈爾濱為三省腹心之地，又嚴重威脅黑龍江省的後路，壽山於7月初曾約請吉林清軍會攻哈爾濱，先清除哈爾濱“護路隊”，然後專注北方邊防。由於吉林將軍長順極力阻撓，此計未能實現。
7月26日，當俄軍*近三姓，形勢極為嚴重時，壽山毅然命令慶祺率清軍四營，統領定祿、穆隆阿、公培珍及營官富德等各率所部清軍，進攻哈爾濱沙俄“護路隊”司令部。因敵人已有戒備，清軍遭到伏擊，傷亡三百餘人，退守呼蘭。8月3日，薩哈羅夫所部俄軍進占哈爾濱，同“護路隊”會合。
俄軍奪占哈爾濱後，迅速溝通了與雙城子方向俄軍的聯係。9月1日，又派遣一個支隊乘坐滿載糧食彈藥的列車，前往齊齊哈爾，以加強該處俄軍。9月12日，俄軍從哈爾濱發兵北攻呼蘭，清軍棄城退走。俄軍在呼蘭大肆搶劫勒索，並將清軍庫藏軍火“盡數搬出，或毀或運，或投深井，或擲大河”。
在薩哈羅夫率東北路俄軍向哈爾濱方向進犯的同時，集結於雙城子、克拉斯基諾的東南路俄軍，分別向寧古塔和琿春發起進攻。
7月中旬，奇恰戈夫少將率俄軍步兵兩個營、炮兵一個連、騎兵兩個半連及“護路隊”若幹人，攜火炮六門，從雙城子向寧古塔進犯。寧古塔是牡丹江畔的曆史名城，吉林東部的重要屏障。該城駐有清軍十餘營，連同楊玉麟的民團組織鎮東軍及義和團，共約六七千人，分守葉河炮台、牡丹江渡口和寧古塔城。7月18—19日，俄軍進攻葉河及牡丹江渡口，被清軍擊退。時值雨季，山洪爆發，俄軍騎兵行動受阻，加之兵力不足，便於鐵路附近“堅築高壘”，等待援軍。
7月27日，艾古斯托夫少將率俄軍步兵六個營、炮兵三個連、騎兵兩個連、工兵半個連，攜帶火炮二十門，從克拉斯基諾出發，向琿春進犯。琿春西瀕圖們江，北倚大盤嶺，由清軍幫辦英聯率靖邊軍六個營駐守，並有劉永和率領的忠義軍協助防守。清軍重點防守城南九十裏的黑頂子和城東南八裏、城西南十裏的三處炮台。
7月30日，俄軍首先炮轟黑頂子炮台，接著進攻其餘兩座炮台。清軍及忠義軍發炮還擊，斃傷俄軍二百餘人。激戰至下午2時，城外炮台相繼被毀，同時，城內外國商民趁機縱火作亂，英聯被迫率部退至城外。俄軍占領琿春後，因進攻寧古塔的兵力不足，艾古斯托夫即率部折往雙城子，旋即西向增援寧古塔方向的俄軍。
進攻寧古塔的俄軍得到增援後，於8月26日夜*近葉河。次日晨，控製了清軍陣地對麵的高地，同時，其騎兵直插葉河至寧古塔的大道。葉河守軍恐後路被斷，便主動退往寧古塔。
當清軍和劉永和的忠義軍在葉河、寧古塔堅守時，躲在省城吉林的長順卻加緊進行投降活動。
8月13日夜，他煽動部分受官府控製較嚴的義和團民殺害了義和團首領敬際信及四十名團眾。