十一月二十日，在持续炮火准备和多日小部队袭扰下，日军外围防线已支离破碎。李云龙见时机成熟，下令总攻。独24合成旅坦克营的54辆S35坦克，如同猛虎下山，从日军防线结合部猛然插入，直插牡丹江后方，彻底切断了第11师团的退路。
与此同时，配属给东北野战军的空军第一航空兵团第4至第6旅，出动大批容克JU88轰炸机，对牡丹江城内的日军指挥部、兵营、交通枢纽进行了轮番轰炸。炸弹如同雨点般落下，整个牡丹江陷入一片火海。
日军第11师团师团长在轰炸中重伤，指挥系统陷入瘫痪。在八路军步、炮、坦、空的立体打击下，日军士气崩溃，突围无望。
至十一月二十五日，牡丹江围歼战结束，日军第11师团1.5万人及第3军直属队大部被歼，东部重要交通枢纽牡丹江被攻克。
十一月二十六日至十二月十日，北部战场——哈尔滨会战开打。
北部，由丁伟第3纵队和王振国第6纵队主攻的哈尔滨方向，面临着严寒和日伪军重兵集团的双重考验。
此时黑龙江地区已是天寒地冻，积雪没膝。但第3纵队的战士们早已换上了系统商城内优化的防寒装备，厚实的棉大衣、狗皮帽子、防冻靴、护耳罩一应俱全。卡车和坦克也加装了防滑链，使用了低温标号的油料。
丁伟，以战术灵活、眼光长远着称。他深知严寒对装备和士兵的影响，行军途中格外注重后勤保障和部队轮换。
“告诉各旅旅长，车辆必须定时发动，枪械不能冻住！战士们要喝上热水，吃上热饭！谁要是因为非战斗减员让老子少了攻坚的兵力，我饶不了他！”丁伟在电台里对各部主官强调。
部队沿滨洲铁路向哈尔滨稳步推进。沿途的小股日伪军据点，在强大的炮兵和坦克面前不堪一击。第3纵队合成旅的步兵营，顶着寒风，熟练地使用ppd-40冲锋枪和mG34机枪，逐一清剿松花江沿岸的日军据点，为后续主力扫清障碍。
日军第4军及伪满第4军管区企图依托哈尔滨坚固城防和松花江天险进行固守。但他们同样在宋兴华的“上帝视角”下无所遁形。哈尔滨的城防细节，包括江边每一个暗堡、城内每一条主要街垒的位置，都清晰地标注在了攻击部队的地图上。
十二月五日，经过一系列外围战斗，第3纵队一部在炮火掩护下，强渡松花江，攻占了哈尔滨机场。
随后，总攻开始。丁伟和王振国协调指挥，集中了第3、第6纵队的主要炮兵力量，对哈尔滨城区日军核心阵地进行了长时间的精确炮击。日军的重炮阵地、指挥中心、通讯站等关键目标被优先拔除。
攻城步兵在坦克引导下，多路突击。他们严格按照宋兴华倡导的“重火力、轻拼刺、尽量不冲锋”的现代作战理念，充分利用建筑物掩护，用冲锋枪、机枪、迫击炮、火箭筒和炸药包逐街逐屋清剿敌人，最大限度地减少了近距离肉搏带来的伤亡。
十二月十日，在八路军绝对优势兵力的打击下，哈尔滨日伪军守备队约一万人被歼，伪满军大量投降，哈尔滨这座北国名城宣告光复。
哈尔滨的易手，使得孤悬于北部的佳木斯日军第4军直属队和第8师团陷入了绝境。关东军司令部（临时组建，指挥已基本失灵）命令他们死守，但军心已乱。
与此同时，日军大本营从本土紧急调派的第5师团（广岛师团），正乘坐火车，企图经朝鲜半岛进入东北增援。然而，他们的行动早已被宋兴华的【雷达预警】捕捉。
“想进来？问过我们的空军没有？”宋兴华冷笑，命令：“空军第一航空兵团，集中力量，轮番轰炸鸭绿江铁路桥及朝鲜境内关键铁路枢纽，迟滞其行动！”
碧空之上，由数十架容克JU88轰炸机组成的庞大编队，在战斗机护航下，如同遮天的乌云，飞临鸭绿江上空。地面上的日军援军和第5师团的士兵们，惊恐地看着这些带着红色五角星徽标的死亡之鸟。
“呜——呜——”凄厉的防空警报在日军控制的车站、桥梁上空回荡，但效果寥寥。
领航轰炸机首先投下标志弹，红色的烟柱指示出目标区域。紧接着，整个编队依次进入投弹航线。
“投弹！”
随着指令下达，无数黑点从轰炸机敞开的弹舱中倾泻而下，带着死亡的尖啸，如同冰雹般砸向大地。
“轰！轰轰轰——！！！”
连绵不绝的爆炸声瞬间吞噬了一切。鸭绿江铁路桥在剧烈的爆炸中颤抖，钢梁扭曲、断裂，桥墩被炸出巨大的缺口，一节正在桥上行驶的火车车厢被直接炸飞，坠入江中。铁路沿线，爆炸的火球接连腾起，铁轨被炸成麻花状抛向空中，枕木和碎石如同暴雨般落下。车站、仓库、调车场陷入一片火海，浓烟滚滚，遮天蔽日。
日军第5师团的列车被迫一次次停下，士兵们惊慌失措地跳下火车寻找掩体，眼睁睁看着他们的装备和补给在轰炸中化为乌有。空袭过后，铁路线瘫痪，修复工作缓慢且随时会遭到新一轮空袭。第5师团每日行进距离不足十公里，士气低落到了极点，士兵们怨声载道，对前途充满悲观。
而在佳木斯前线，丁伟的第3纵队主力和王振国第6纵队一部，从哈尔滨和牡丹江两个方向，对佳木斯形成了夹击之势。
十二月十五日，佳木斯攻坚战打响。丁伟集中了第3纵队炮旅的108门155毫米重型榴弹炮，对照着系统地图标注的佳木斯永备工事数据，进行了长达数小时的毁灭性炮击。厚重的混凝土工事在重炮反复轰击下纷纷坍塌。随后，第3纵队独28、独29旅的两个坦克营，共计108辆S35坦克，引导着步兵，从多个方向突入城区。
日军组织了所谓的“挺身队”（敢死队），于十二月五日夜试图偷袭第3纵队指挥部，但在纵队保障旅装备的探照灯和预设的交叉机枪阵地面前，被打得死伤惨重，狼狈退回。
至十二月十五日，佳木斯主要城区被攻克，日军第8师团2.2万人及第4军直属队大部被歼，另有约八千伪军阵前投降。