次突圍的嘗試都遭到了慘重的失敗之後，蘇軍“東方軍事委員會”決定將剩餘的油料不多的幾百輛坦克配置在步兵部隊的地域內掘壕據守，用以加強炮兵力量和步兵的反坦克火力。7月1日，戰役的發展似乎有利於蘇軍。華軍雖然取得了戰場的主動權，並連續突破了蘇軍的防禦地域，但進展越來越緩慢。但華軍仍然不停頓地奪取蘇軍的陣地，一點一點的緊縮包圍圈。而屬於華軍第第11騎兵軍從蘇軍陣線的翼側向西北推進，進展神速，被圍困的蘇軍官兵越來越感到難以忍受的恐慌。
可能是由於對援軍的遲遲不至感到絕望，蘇軍竟然採取了令華軍將領意想不到的非同尋常的措施：蘇軍竟然集中起所有的炮兵部隊和坦克部隊，以及數個步兵師組成了新的突擊部隊，向西方進行了大規模的突圍！
此時封閉住包圍圈華軍已經向西突進了幾百公里，失去了開始時的銳氣，人員傷亡不斷增加，裝備也有了很大的損耗，部隊疲憊不堪。羅特米斯特羅夫指揮的蘇軍第5近衛坦克集團軍在付出了巨大的損失代價之後，終於有部分部隊強行到達伊施姆河地區。此時華軍第3騎兵軍正從該地向東突擊以便重新尋找機動空間。7月6日，在蘇軍好容易湊出來的航空兵猛烈的火力準備之後，羅特米斯特羅夫的4個坦克軍、1個機械化軍共第3騎兵軍發起進攻。得到了訊息的被圍蘇軍也用剩餘的坦克向華軍展開了攻擊，伊施姆河坦克戰是華軍進入蘇聯歐洲部分以來規模最大的一次，雙方的坦克在伊施姆河和鐵路路基之間一塊狹長的地域上展開激烈交戰。在這個地形傾斜有多道沖積溝，密佈著灌木林和小樹林的狹窄地域。交戰雙方大約動用了1800輛坦克和自行火炮，而在戰場上空同時還進行著激烈的空戰。
戰鬥連續進行了兩天。在硝煙瀰漫的平原上，交戰雙方的坦克糾纏在一起，進行著殊死的拼殺，在無數炮彈的呼嘯和爆炸聲中，一輛輛坦克被擊毀，化成冒著濃煙和火焰的殘骸。一位觀戰的德**事觀察員這樣在報告中寫道：“在兩天之中，一千輛坦克被打成了廢銅爛鐵，炮彈和炸彈的爆炸加上坦克炮的吼叫讓大地在不住的顫抖，發出痛苦的呻吟，數百架飛機在空中穿梭不斷，進行著激烈的空戰。賓士的坦克和炮彈的爆炸掀起了漫天的塵土，地面上佈滿了炮彈和炸彈炸出的彈坑，燃燒的坦克和裝甲車輛升騰起無數煙柱，讓大地和天空都陷入到了一片昏暗之中，我彷彿置身於一個巨大的坦克墳場，地平線完全消失不見了，只剩下太陽掛在天空中，象一個火紅的圓盤，勉強可以透過煙塵看到。”
在這場近距離的坦克大決戰中，華軍第3騎兵軍在戰鬥中一共擊毀了約730輛蘇聯坦克，自己損失了約300輛。與此同時，遠在左翼的蘇軍42坦克軍還在繼續用所剩不多的坦克與華軍第23重騎兵師進行徒勞的戰鬥，直到所有的坦克和自行火炮都被華軍摧毀。蘇軍的猛烈抵抗給了華軍將領以深刻的印象，儘管他們認為蘇聯坦克的損失慘重，但他們也承認，蘇聯人給己方坦克造成的損失也是令人吃驚的。一些人甚至於還有了蘇軍的反突擊力量非但沒有減弱而且似乎還在不斷增強的錯覺。
為了徹底消滅蘇軍，華軍重新加強了兵力，於7月10日拂曉開始進攻。中國空軍糾集起“鯤鵬”戰略轟炸機首先地毯轟炸了在一個巨大包圍圈內的蘇軍陣地。早晨剛過6時，華軍坦克和機械化步兵就對蘇軍發起了進攻。這次進攻還得到了坦克掃雷分隊、自行火炮和陸軍航空兵隸屬攻擊機的近距離直接支援。3個小時後，在掃雷坦克和自行火炮的支援下，華軍重騎兵部隊又在較狹窄的正面上恢復了進攻。起初蘇軍的抵抗仍然十分猛烈，但隨著華軍的不斷突破，在蘇軍的正面防線上開啟了一巨大的缺口，隨後後續步兵師一擁而上，突破了蘇軍的第一道防線。第二天華軍坦克和步兵對村莊、灌木林和樹林進行了清剿，遭到了不小的傷亡，僅頭兩天的進攻中就傷亡約10000餘人，擊斃和俘虜蘇軍40000餘人。7月13日，蘇軍坦克的炮彈消耗殆盡，蘇軍步兵成為了反坦克的主力。華軍坦克在蘇軍步兵不計傷亡的進攻中損失巨大。當華軍從正面突入時，蘇軍士兵仍然繼續在後方敷設地雷，擴大地雷場。又經過兩天的戰鬥，華軍的進攻銳氣逐漸衰竭，突擊限於停頓。
儘管華軍的攻勢受到了一定的挫折，但這已經是蘇軍目前所能取得的最大戰果了，經過連日的作戰，蘇軍死傷慘重，彈藥和武器也消耗殆盡，離最終的被全殲只是時間問題了。
在悲觀和絕望的情緒的驅使下，大量蘇軍士兵開始不顧政委們行刑隊的子彈威脅，同華軍進行接觸，想要保住