苏蒙联军不但损失了2万余人，更重要的是两个坦克师几乎被全歼，七百余辆坦克只逃回一百八十余辆。像步兵、炮兵等部队损失更为惨重。
然而马操得理不饶人，根本就不给苏蒙联军休整的机会，从11日晚上开始，连夜向苏蒙联军的第四道防线展开进攻，只用了四个小时就将这道瓦西里耶夫中将寄予了厚望的防线击垮，然后大军兵临赛音山达城下。
12日马操所部攻城，在北方空军以及陆航部队的配合下，警卫师很顺利就攻入城中。不过令马操感到郁闷的是，苏蒙联军竟然没有后撤，反而依托赛音山达城内的民居以及制高点与警卫师展开了巷战。
瓦西里耶夫中将是一个指挥水平很高的将军，通过这两天的战斗他发现苏军引以为傲的强大火力在对面那支中国部队面前根本算不了什么，尤其是布置在赛音山达前线就百多辆坦克全部损失殆尽之后，瓦西里耶夫中将就知道与陈锋所部打野战只会让部队灭亡的更快，想要取得战争的最后胜利，绝对不能让陈锋所部的那些先进的武器装备发挥效用，而能提供这样一个战场环境的只有巷战。
果然，突入城中的中国军队被打了个措手不及，在丢下大批的尸体之后被赶出了赛音山达，这也是战争爆发以来苏蒙联军在局部战役第一次取得胜利，这次巷战共歼灭中国军队一千三百余人。
但是还没等瓦西里耶夫中将高兴多久，警卫师再次发动进攻，这一次苏蒙联军就没有那么好运了，有了准备的警卫师只是派了不到两个团的兵力入城作战，这两个团除了拥有4个装备了ak突击步枪的步兵营之外还有2个全部装备了冲锋枪的营，另外马操还将手中唯一一支特种部队――利剑侦察连丢尽了赛音山达城。
13日凌晨3点，赛音山达战役进入尾声，苏蒙联军除了少数部队突围出去之后，其余的全部被全歼，而红旗第一集团军总司令瓦西里耶夫中将连同整个指挥部被利剑侦察连给端了，自瓦西里耶夫中将以下5名将军以及16名校官成了俘虏。
赛音山达战役共持续了4天5夜，最终以苏蒙联军惨败而结束，这一战苏蒙联军损失了6万多人，更重要的是将远东方面军手中半数的装甲部队扔进去了。而陈锋所部这次损失也极为惨重，共有2769人战死，7611人受伤，伤亡率达到了三分之一。
赛音山达之战也是陈锋所部开战以来损失最大的一次，前几次战役虽然没少歼灭苏蒙联军，但是陈锋所部的损失微乎其微，这一次由于苏蒙联军顽强的阻击以及瓦西里耶夫中将出色的指挥，马操所部损失空前严重。
最重要的是，赛音山达战役之后，马操所部由于伤亡惨重，不得已只能停止了进攻。大军驻扎在赛音山达等候陈锋后续的援兵，这让叫苦不迭的苏蒙联军有了更多的时间调集兵力。