沙俄在這次八國聯軍侵華中野心極大。早在此前的第二次鴉片戰爭中，沙俄就趁火打劫，逼迫清廷與之簽訂了《璦琿條約》，強占了我國黑龍江以北，外興安嶺以南60多萬平方公裏的土地。1898年又迫使清廷同意，修築了中東鐵路，擴大了對中國的政治、經濟侵略。在八國聯軍侵華中，它首要的戰略目標就是侵占中國的東北三省。當義和團在津、京、直隸、山東蓬勃發展時，遼寧的盛京、營口、岫岩、熊嶽等地都發生過驅逐傳教士和燒毀教堂的群眾鬥爭，乃至發生搗毀中東鐵路車站和拆毀鐵路的事件。沙俄便以保護鐵路和鎮壓暴亂為名，調集17.7萬多軍隊，分多路進攻東北三省。
1900年7月，沙俄在海蘭泡和江東六十四屯進行了慘絕人寰的大屠殺。海蘭泡原名孟家村，位於黑龍江北岸精奇裏江口之西，曆來為中國所有，1858年《璦琿條約》簽訂之後，被沙俄霸占，並改名為布拉戈維申斯克。1900年7月6日，沙俄阿穆爾州軍區司令格裏布斯基下令屠殺這裏的中國人。7月15日下午沙俄軍隊封鎖黑龍江，軍隊衝進村裏驅趕和逮捕這裏的所有中國人，闖進家裏進行大肆搶掠，凡有反抗者立即殺戮，7月17日沙俄軍隊又將五六千中國人驅趕至黑龍江邊，對手無寸鐵的中國人刀劈斧砍，大多數人被砍殺而死，另一部分則被趕入江裏淹死，隻有80多人泅水過江生還。據《璦琿縣誌》記載，當時的慘象令人目不忍睹：“俄驅無數華僑，圈圍江邊，喧聲震野。細瞥俄兵各持刀斧，東砍西劈，斷屍粉骨，音震酸鼻。傷重者斃岸，傷輕者死江，未受傷者皆投水溺亡，骸骨漂溢，蔽滿江畔。”海蘭泡大屠殺自7月17日始至21日，共屠殺中國人達六七千人。
海蘭泡大屠殺之後，沙俄又對江東六十四屯進行了大屠殺。江東六十四屯是黑龍江東岸，海蘭泡以南，南北約140裏，東西約七八十裏的一片土地，曆史上曾有64個中國居民村屯，因此得名。即使在《璦琿條約》中也規定中國對江東六十四屯有權管轄，中國居民有永久居住權。海蘭泡大屠殺後，江東六十四屯村民紛紛渡江逃往隔江的璦琿。7月20日晚，一支沙俄哥薩克騎兵追至渡口，對正在渡江的中國人開槍射擊。格裏布斯基還親率騎兵赴江東六十四屯，焚燒房屋，驅趕小國人渡江，被迫溺水而死的中國人也達數幹人，江河浮屍漂溢，鮮血染紅了水麵。隨即江東六十四屯被沙俄霸占。對這次大屠殺，無產階級的偉大導師列寧曾給予憤怒的譴責：侵略軍“殺人放火，把村莊燒光，把老百姓驅入黑龍江中活活淹死，槍殺和刺死手無寸鐵的居民和他們的妻子兒女”。
沙俄霸占了海蘭泡和江東六十四屯後，便大舉進攻璦琿。璦琿是我國黑龍江北路防務要鎮。8月1日，沙俄蘇鮑齊奇中將指揮幾千俄軍分兩路包抄璦琿北邊的門戶黑河屯，經過激戰，俄軍占領了黑河屯，清軍退守璦琿城。8月4日俄軍萬餘人分三路包抄璦琿。當時駐守的黑龍江將軍壽山和璦琿都統鳳翔都是愛國將領。沙俄早在7月初就曾向壽山提出借路璦琿和齊齊哈爾，欲將集結在海蘭泡附近的俄軍調往哈爾濱以“保護鐵路”，當即遭到壽山的嚴詞拒絕。7月15日俄艦從江麵上炮擊璦琿卡倫山陣地，在炮火掩護下俄軍企圖偷渡黑龍江，壽山率守軍猛烈還擊，俄軍未能得逞。8月初。俄軍數萬人以猛烈炮火攻擊，璦琿失守。
8月中旬守軍與俄軍在北大嶺上展開殊死搏鬥，鳳翔用誘敵深入戰術，使俄軍進入8華裏深的山坳，然後伏兵三麵出擊，一齊開火，打得俄軍抱頭鼠竄，在追擊敵軍中風翔不幸中彈，三次墜馬，仍頑強指揮戰鬥，終於壯烈殉國。在危急時刻，壽山向清廷、盛京和吉林求援，但杳無音訊。18日壽山接到清廷與俄軍議和的電報，怒不可遏。27日俄軍攻入省城齊齊哈爾，次日俄軍要求麵晤壽山，壽山悲憤交集，深感身為將軍而不能保衛疆土，無顏見黑龍江父老，於是寫下遺書，建議朝廷招民開荒，鞏固邊防，囑咐繼位將軍修內政，禦外侮；並寫信給沙俄將軍斥誡勿殺害百姓。然後，穿好朝服，戴好朝冠，從容臥於靈柩之中，用手槍自殺殉職，年僅41歲。
在俄軍北路軍血洗海蘭泡和江東六十四屯時，東北路軍由阿列克塞耶夫率領，乘輪船22艘、拖船56隻。由伯力出發，沿黑龍江溯流而上進攻吉林。7月25日俄軍攻抵三姓，三姓是吉林的防務重地，守軍和當地群眾與俄軍展開激戰，打死俄軍100多人，擊毀俄船兩隻，但因寡不敵眾，三姓失守。俄東路軍由契耶莫夫少將和艾古斯托夫少將率領，分別由雙城子和波謝特灣出發，進攻寧古塔和琿春，寧古塔和琿春與三姓同為防務重鎮，7月3日琿春失守，8月29日寧古塔失守。