鑒于蘇軍裝甲車輛頻繁進(jìn)入珍寶島活動，3月14日夜，中國邊防軍派出1個步兵班進(jìn)入珍寶島警戒，掩護(hù)工兵在烏蘇里江的江汊上埋設(shè)反坦克地雷。此時，蘇軍向邊界地區(qū)增加了一個摩托化步兵團(tuán)、一個坦克營和4個大口徑火炮營。3月15日凌晨4時，蘇軍6輛裝甲車乘著黑夜掩護(hù)30多名步兵登上珍寶島，潛伏在叢林里，準(zhǔn)備偷襲上島的中國巡邏隊。但是，蘇軍的舉動被中國邊防部隊發(fā)覺，雙方隨即發(fā)生一場更為激烈的沖突。

上午7時40分，中國邊防軍兩支巡邏隊登上珍寶島。8時零2分，中國邊防巡邏隊與島上的蘇軍開始交火。激戰(zhàn)一個多小時后，中國邊防軍擊毀蘇軍兩輛裝甲車，蘇軍撤回到蘇聯(lián)一側(cè)，第一次戰(zhàn)斗結(jié)束。9時46分，蘇軍出動3架飛機向珍寶島俯沖過來。接著，蘇軍在岸上炮火掩護(hù)下，出動坦克6輛、裝甲車5輛，分兩路向珍寶島上的中國軍隊展開攻擊，同時以4輛坦克向珍寶島南側(cè)江汊運動，企圖從背后攻擊中國軍隊。中國邊防部隊在岸上火力支援下，頑強抵抗蘇軍的沖擊。這時，中國邊防軍無后座力炮班登上珍寶島后，立即架炮向蘇軍坦克射擊。然而，中國邊防軍使用的75毫米無后座力炮和40毫米火箭筒都是四十年代設(shè)計的，威力有限，只打掉了蘇軍兩輛裝甲車，擊毀一輛坦克。蘇軍坦克遭到打擊后隊形頓時混亂起來，1輛坦克闖入雷區(qū)被炸毀，其余坦克慌忙逃回蘇聯(lián)一側(cè)。

下午1時35分，蘇軍以大口徑火炮、坦克炮向珍寶島及江岸中國一側(cè)防御陣地、邊防站及后方橋梁猛烈轟擊，火力正面達(dá)10公里，縱深達(dá)7公里。在持續(xù)2小時的炮擊之后，15時13分，蘇軍又出動10輛坦克、14輛裝甲車、100多名步兵向珍寶島發(fā)起第三次攻擊。島上的中國邊防部隊遵照毛澤東的教導(dǎo)，“敢把敵人放近打，三百米不打，二百米不打，八十米不打，七十米不打，放到五十米，突然開火”，用無后座力炮、火箭筒在距蘇軍幾米、十幾米的地方開火，多次打退了蘇軍的沖鋒。15時30分，岸上中國炮兵群也加入戰(zhàn)斗，以猛烈的火力集中轟擊，擊毀蘇軍1輛坦克，4輛裝甲車，擊傷兩輛，還打死了蘇軍邊防總隊長列昂諾夫上校和一名中校。下午17時后，天色轉(zhuǎn)暗，蘇軍全部撤出珍寶島，第三次戰(zhàn)斗結(jié)束。①

從當(dāng)天的沖突來看，雙方都作了準(zhǔn)備。蘇軍于凌晨4時就在列昂諾夫的率領(lǐng)下悄悄地潛伏到島上，試圖給中國邊防軍以出其不意的打擊。沒成想，中國邊防軍比蘇軍準(zhǔn)備得更充分。于是，列昂諾夫請求增援。等上報到莫斯科時，國防部長格列奇科還在印度，勃列日涅夫正在去匈牙利的路上，沒有人敢下令增援。直到下午，勃列日涅夫才得知消息，同意派兵增援。等援兵出動時，珍寶島戰(zhàn)斗已經(jīng)結(jié)束，列昂諾夫也命歸西天。

在3月15日的沖突中，蘇軍共出動50多輛坦克、裝甲車，向中國領(lǐng)土發(fā)射了1萬多發(fā)炮彈，并出動了36架次飛機。中國邊防軍只有步兵和部分炮兵、工兵，既無坦克、裝甲車，也沒有出動空軍支援，在裝備和火力均不占優(yōu)勢的情況下，憑著頑強的戰(zhàn)斗精神，打退了蘇軍三次進(jìn)攻，擊毀2輛坦克、7輛裝甲車，打死蘇軍近60人，打傷80多人。中國邊防軍只犧牲12人，負(fù)傷27人。毛澤東后來評價說，我們一沒有用飛機，二沒有用坦克、裝甲車，三沒有指揮車，打了9個小時，敵人三次沖鋒，都被我們打垮了。我們不是不要飛機、坦克、裝甲車，但主要靠勇敢。要破除迷信，這次珍寶島就破除了迷信。

當(dāng)天下午4時，中國外交部緊急約見蘇聯(lián)駐華大使館臨時代辦，但遭到蘇聯(lián)駐華大使館臨時代辦的拒絕。幾個小時后，蘇聯(lián)政府匆匆忙忙地發(fā)表了一個所謂的“抗議聲明”，一方面說“正采取一切措施以避免沖突”，另一方面又說珍寶島“是蘇聯(lián)領(lǐng)土不可分割的一部分”。為此，中國外交部向蘇聯(lián)駐華大使館提交了一份抗議照會，指出：3月15日凌晨，蘇聯(lián)政府出動大批裝甲車、坦克和武裝部隊，又一次侵入中國領(lǐng)土珍寶島和該島西側(cè)的中國河道，首先向島上的中國邊防巡邏人員開槍射擊。中國邊防部隊被迫進(jìn)行自衛(wèi)還擊。蘇聯(lián)方面不斷增加裝甲車、坦克和武裝部隊，并向中國境內(nèi)縱深開炮，事態(tài)正在擴(kuò)大中。蘇聯(lián)政府在挑起了3月2日的嚴(yán)重流血事件之后，“不顧中國政府的多次警告，不斷派兵侵犯中國領(lǐng)土珍寶島，進(jìn)行武裝挑釁，現(xiàn)在又一手制造了新的流血事件。蘇聯(lián)政府必須對由此產(chǎn)生的一切嚴(yán)重后果承擔(dān)全部責(zé)任。中國政府向蘇聯(lián)政府提出緊急的、強烈的抗議，蘇聯(lián)政府必須立即停止對中國的武裝挑釁。中國政府保留進(jìn)一步提出要求的權(quán)利?！?/p>