哈尔滨保卫战是发生在1931年12月15日至1932年2月6日期间的系列战役的统称，江桥抗战失败后，日本关东军从齐齐哈尔迅速向哈尔滨逼近，企图占领这座东北的重要城市，进而全面控制东北，哈尔滨成为日本关东军下一步侵略的重要目标，其战略地位十分重要，是"伪满"北部的政治、经济、文化中心和交通枢纽，保卫哈尔滨对于延缓日本关东军侵略的步伐、鼓舞抗日士气意义重大，由于哈尔滨是东北的铁路枢纽，大批日本关东军在飞机，坦克，从西，南方向进攻哈尔滨，哈尔滨自卫军奔赴前线、分级反击，开始了浩浩****的保卫哈尔滨的战役。
此次战役，日本关东军方面的指挥官为多门二郎，为进攻哈尔滨的日方总指挥，兵分两路向哈尔滨发起了浩浩****的进攻，同时，日本关东军为了更稳妥的拿下哈尔滨，任命头号间谍土肥圆贤二为哈尔滨特务机关长，主要任务是稳定北满局势，镇压东北抗日武装力量，为侵占整个北满作准备，而土肥圆贤二也不负日本关东军高层与天皇的赏识，到达哈尔滨之后，就顺利的策反了奉系军阀张景惠，使其成为了为日本人效忠的汉奸，教唆其对外宣称是"黑龙江省长"，但其实是日方毫无根据与立场任命的虚假职务。
日本关东军吸取了与马占山一战的教训，此次战役投入的军事力量更为之大，主要部队为关东军第二师团，由多门二郎亲自带队指挥，下设多个旅团，其中较为知名的是长谷旅团与第十五旅团，共计一万五千多人，配合主力部队的辅助部队有混成八旅、混成四旅，以及甘心为日本人卖命的伪军，头目名为于琛徵，九一八事变之后叛变的东北军将领，被日本关东军任命为"吉林剿匪司令"，与张景惠的职务一样，都是日方毫无根据与立场任命的虚假职务。
相对于日本关东军投入的军事力量，中方的军事力量则有些家徒四壁，主要将领为李杜、冯占海、赵毅，李杜原为东北军24旅旅长、冯占海为吉林警备司令部的成员、赵毅为24旅旅长，因为此时绝不部分的东北军的将士，已经跟随张学良进入关内，留在东北依旧选择抗日的爱国将领与战士，名为东北军的番号，但其实已经是一个独立的抗日组织，在这种情况下，在李杜的号召和组织下，成立了"吉林自卫军"，李杜被推选为总司令，冯占海被推选为副司令，总兵力约为一万三千人。
双方的第一次正面交锋是在1932年1月27日凌晨，于琛澂指挥两个旅向上号、三棵树、南岗地区发动进攻，日本关东军的飞机对三棵树、南岗地区狂轰滥炸，冯占海等率预备队投入战斗，将伪军击退。28日上午，抗日本关东军进至极乐寺、文庙一线，骑兵旅绕至伪军侧后发动猛攻，伪军全线溃败，向阿城方向逃走，经两天激战，击退日伪军对哈尔滨的第一次进犯。
1932年1月30日晚20时许，日本关东军第3旅团长谷部支队军车2列开进双城车站，赵毅部设伏，突然从三面发起攻击，日本关东军死伤甚重。次日，日本关东军在飞机、大炮和坦克支援下，向双城堡发动进攻，赵毅旅伤亡团长以下600余人，被迫放弃双城堡，双城失守，哈尔滨门户洞开，此战也称为"双城阻击战"。
1932年2月3日，日本关东军第2师团开始进攻哈尔滨外围自卫军前哨阵地，自卫军前哨阵地全部失守，退回基本阵地。4日晨，日本关东军发起总攻，自卫军全部投入战斗，激战至16时，杨马架至永发屯地段被日本关东军占领，顾乡屯、南岗阵地相继失守，总司令李杜亲临前线，组织部队在市区边缘构成第三防线，战至天黑，将日本关东军阻止于原地。
1932年2月5日拂晓，自卫军开始反击，给日军第3旅团造成打击，但日军第2师团长多门二郎急令炮兵拦阻射击，并投入坦克队和预备队，飞行队也起飞支援。由于自卫军没有空军支援，日军飞机威胁甚大，下午自卫军全线撤至哈尔滨以东地区，日军进入哈尔滨市，哈尔滨最终还是沦陷了。