月2日,蘇方代表梅裏尼可夫與蔡運升在滿洲裏繼續會商,中方提出先行恢複歐亞通車,無果。蘇方提出恢複中東路原狀,中蘇分任沿線警備,中蘇交涉在赤塔開會等要求。同日,中東路駐天津辦事處由華人接收,新任經理王文秉即日到職。3日,張學良訓令蔡運升不能接受蘇方要求,宣稱:"若照昨日梅裏尼可夫所提出的要求條件,由中俄兩國分擔保護中東鐵路之任,則從今以後,反因此殘留禍根。"同日,國民黨北平市黨部在天安門組織2萬餘人的反蘇大會,通過無條件收回中東路、限期"鏟除"共產黨、請積極對蘇備戰等案。5日,張景惠命令將此前搜查哈爾濱蘇領事館時逮捕的蘇共黨員39人解送法院審訊。同日,蔡運升致電外交部,報告蘇聯提出由其另委中東路正、副局長,為開始正式談判之先決條件。王正廷在南京答記者稱:此種提議中國政府絕對不能容許。同時,外交部致電非戰公約各國,申述中蘇談判停頓原因。10日,國民黨中央宣傳部為中東路事件發表《告東北將士書》,勉勵服從中央命令,"捍衛邊陲"。

日,加拉罕在莫斯科對美記者發表談話,稱蘇聯所提出之條件,中國須先加以承認,否則無談判可言。認為中國對於蘇方條件,"毫無接受誠意"。同日,蘇軍與東北軍在滿洲裏發生衝突,交戰兩小時,東北軍死傷60餘人。張學良向前線發出避免衝突令。12日,蔡運升向蘇方提出抗議。是日,蘇聯飛機兩架、軍艦兩艘載陸戰隊300人駛抵黑龍江綏東縣兆興鎮,與東北軍交戰,中午東北軍退守綏東。14日,中蘇交涉決裂。15日,張學良派兵6萬赴西伯利亞邊界,派王樹常為西路總指揮,設司令部於滿洲裏;胡毓坤為東路總指揮,設司令部於綏芬河。此後,中蘇雙方發生激戰,蘇聯出動陸海空軍猛烈攻擊,10月,戰事尤烈,雙方均有重大傷亡,東北軍更甚。至11月底戰事結束。

月26日,中國駐德公使館發表中國外交部托德轉致蘇聯政府之照會,提議組織共同調查委員會,調查中蘇衝突真相,以明邊境衝突責任,並要求各自邊界撤退軍隊30英裏,以免再起衝突。蘇方予以拒絕。12月3日,中蘇雙方代表在尼闊立司基烏蘇裏司克發表聲明:各遵守中俄、奉俄協定;該路正副局長,蘇俄另行推薦新人;中國所派東路人員,亦得易人。6日,張學良致電國民政府報告上述交涉情況,主張中東路正、副局長重新由俄推舉,責任問題由中俄雙方派員調查,無須第三國參加,中俄糾紛由中俄雙方會議解決。請國府決定,並派大員正式談判。7日,蔣介石召集譚延閩、胡漢民、戴季陶、王正廷等開緊急會議,討論張學良6日電,決定完全采納張電意見。同日,國民政府致電張學良稱:"中俄交涉既已接洽妥協,準如所請辦理,派蔡運升為正式代表,明令不日頒發,尚望以擁護國權為重。"13日,蔡運升抵伯力,與蘇代表西門諾夫斯基討論正式會議日期、地點及以中俄協定為正式會談根據等問題。16日,中蘇預備會議在伯力外交員公署開幕,蘇方提出中東路正、副局長人選。18日,外交部電告張學良決定派蔡運升為中蘇會議正式代表,莫德惠為副。19日,中蘇預備會議著重討論新任正、副局長就任手續、恢複東鐵7月11日以前原狀、釋放被拘僑民等問題。會議決定:正式會議在哈爾濱召開,雙方釋放僑民,定於1930年1月1日開始,至於中東路局長及雙方人民與軍隊損失,待正式會議解決。20日,中蘇預備會議討論西線撤兵及警備權問題。