雖然才是十月，但是西伯利亞的寒冷不是所有人都能夠理解的，這裡的寒冷是不可理喻的，沒有到過這裡的人根本無法適應這裡的嚴寒天氣。當初考慮到發起作戰的時間是在盛夏，譚延闓為了以防萬一，所有參戰部隊都必須要在東北至少待過一年，甚至有的部隊在東北駐守的時間超過了四年，就是怕發動海參崴戰役的時候被堅固的要塞體系將戰事拖到冬天。
西伯利亞第三軍下轄一個騎兵師，兩個步兵師和一個步兵旅，這樣的編製也是在收攏東線潰敗軍隊和將所有能夠扛槍的俄國人匯攏起來的結果。第三軍除了騎兵師的戰鬥力還可以之外，兩個步兵師和一個步兵旅都是「注水豬肉」，其中有四分之一的人沒有步槍，超過一半的士兵沒有任何軍事訓練記錄，是戰爭爆發後臨時從當地徵召的俄國百姓，另外裝備上也是五花八門，只有一挺機槍和三門小口徑火炮。
赤塔沒有城防工事，更沒有要塞炮那樣令對手頭痛的所在，在得知中國軍隊向赤塔開進的時候，軍長納扎魯巴耶夫命令全軍上下和赤塔的居民全部來構築城防工事，挖出了三條環城戰壕。因為沒有混凝土和鋼材，只能用木頭來搭建工事，連鐵絲網都沒有，更要命的是當納扎魯巴耶夫將赤塔告急的電報發到彼得堡的時候，沙皇強令他堅守赤塔。
沙皇的命令就像一道枷鎖令納扎魯巴耶夫中將感到為難，在廣袤的西伯利亞，任何人類聚集點在這個時代就像海洋上的一座孤島一般，距離赤塔最近的是貝加爾湖附近的烏蘭烏得，那裡只有一個步兵團在守衛，距離赤塔有五百公里左右。臚濱府多少還有不到兩百公里的鐵路，而赤塔到烏蘭烏得連一寸鐵路都沒有。
就連海參崴那樣有著相對比較完整的要塞體系的城市都沒有擋住中國軍隊，在缺乏軍事物資的赤塔，納扎魯巴耶夫和他的將領們憑什麼來擋得住數萬裝備精良剛剛取得大勝的中國軍隊？與在這次戰爭中表現無能的俄軍將領一樣，納扎魯巴耶夫也是其中的一員，他熱衷於剋扣軍餉在第三軍中名聲極臭，在敗退海蘭泡被首都衛戍軍打得魂飛魄散之後，他竟然將自己的手中的王牌騎兵師束之高閣，只派出少量的騎兵意圖騷擾從臚濱府出發的中國軍隊，自然被中國軍隊以優勢兵力和優勢裝備擊退，在騷擾無效之後便開始一門心思的龜縮在赤塔，以平均每天三個電報的克拉斯諾亞爾斯克請求增援，還需要糧食和彈藥補給——赤塔是養活不了這麼多的俄國士兵的，同樣凸出的問題不僅是裝備，第三軍所擁有的彈藥數量也是嚴重不足。
即便如此，中國陸軍的將領們依舊沒有輕敵——仗打到這個份上，譚延闓要求他們每一次戰鬥都必須獲得勝利，不管勝利的代價如何，如果有需要的話，第十八師數百門速射炮可以將赤塔變成鋼鐵墳場也在所不惜。因為政治的需要目前已經高於一切，譚延闓估計俄國國內現在就缺一把火，赤塔的勝利將會成為壓死駱駝的最後一根稻草，只要赤塔俄國戰敗的消息傳到歐洲，那俄國就不僅僅是震動那麼簡單了。
經過一個月的準備，大量的火炮等重裝備雲集赤塔外圍，為前線運送炮彈的車隊來往於赤塔和臚濱府之間。十一月的西伯利亞已經達到零下十五度的低溫，在經過悉心的準備後，十一月八日中國集中兩百八十門速射炮和三百門左右的迫擊炮掀起了一陣鋼鐵風暴。
這一次中國軍隊沒有採取圍困的方式，在赤塔周圍只有向西才有俄國人的村鎮，但距離遙遠而且要在零下十五度的低溫下缺少抵禦嚴寒的衣物和足夠的食物的情況下跑上幾百公里，這是很難想像有什麼人能夠挺得下來。基於這樣的考慮，中國陸軍沒有採取海參崴、海蘭泡和璦琿那樣的團團圍困打殲滅戰的打法，而是將火炮都集中在正面陣地，在炮彈暴風犁過俄軍陣地後，中國士兵便展開衝鋒——陸軍參謀部制訂的計畫是佔領赤塔，對殲敵沒有任何要求，如果俄軍肯離開赤塔那是再好不過了。
納扎魯巴耶夫中將肯定不會離開赤塔的，丟失赤塔的責任他擔負不起只能在這裡和中國軍隊死抗。不過這位貪婪的將軍顯然遭受第三軍普遍的怨恨。在戰鬥打響後，第三軍俄國士兵一反在海參崴戰鬥中俄國士兵兇悍的一面，幾乎是一觸即潰，戰鬥順利的令在前線指揮的楊超都不敢相信，不過三個小時赤塔便被中國軍隊連破三道防線攻進去，在日落之前赤塔就到了中國軍隊手中。
事後經過調查之後才明白，相對於彈藥的缺乏，食物的缺乏才是第三軍最為致命的，每個俄軍士兵每天才能夠得到一個黑麵包的食物。因為飢餓大量俄軍逃亡，根本毫無戰鬥意識，而俄國軍官則在這樣的條件下還過著有酒有肉的生活，這引起了數次士兵嘩變——第三軍內部的矛盾已經累積到了頂點，而中國軍隊最後的攻擊則是徹底擊垮了第三軍虛弱的本質。
這次戰鬥打的不是殲滅戰，所以有大量的俄軍逃脫，戰死的俄軍不過在五千人左右，俘虜俄軍有一萬五千多，大部分的俄軍則是沒有組織的向西潰敗逃走，中國軍隊只是派出了一個騎兵旅向西追擊，目的並不是繼續殺傷俄軍，而是為了抓俘虜——根據參謀部的判斷，西伯利亞的冬天足以奪去其中大部分潰敗俄軍的生命，他們很難步行數百公里跑到貝加爾湖附近的烏蘭烏得，而譚延闓不是殺人狂，相對於戰死的俄軍數字，他對俘虜的數字興趣更大。
正如譚延闓的判斷一樣，赤塔的潰敗成了壓垮俄國的最後一擊，消息傳到俄國後，引發了大規模的罷工，連農民也捲入了革命風潮當中，1905年的冬天對於彼得堡的俄國高層來說將會格外的寒冷。俄國人的感受譚延闓並不感興趣，他所要做的便是將所有的俄軍俘虜全部鋪到鐵路線上去，一萬五千多赤塔戰役的俄軍俘虜連同後續抓來的八千俘虜被集中到赤塔至臚濱府的這段鐵路工地上，這段鐵路還有不到兩百公里尚未完工。
中國軍隊在赤塔留下了一個騎兵旅和一個步兵師，其餘參戰部隊連同裝備全部撤退回臚濱府，進而加強東北三省的防衛力量。兩萬三千多俄軍俘虜正好充當勞工負責轉移中國軍隊的重裝備至鐵路線，而火車來的時候則裝載大量的鐵路建設材料，走的時候則是帶上陸軍官兵及其裝備——赤塔這裡根本養不了這麼多軍隊，如果俄國人真的想要復仇的話，赤塔隨時都可以給他們，騎兵旅才是負責駐守赤塔，至於那個步兵師純粹是暫時充當了監工的角色。
假如俄國人真的打算在未來的半年內展開復仇，那通過鐵路中國軍隊可以在最短的時間內殺回赤塔——只要有鐵路，陸軍的火炮等重裝備就會到達戰場，裝備訓練皆遜色於中國陸軍的俄軍絕對不是中國軍隊的對手，更何況他們身後那兩千多公里沒有鐵路的地方將會成為俄國後勤官員的噩夢——沒有徹底修好西伯利亞大鐵路之前，俄國的兩百多萬陸軍只能是空擺設，而俄國現在國內的情況也許註定他們的復仇計畫將會無限期延遲。
1905年的十二月，在遠東不斷傳來壞消息的同時，俄國也終於陷入了災難的深淵——俄國已經有二十三條鐵路的工人舉行罷工，佔俄國五分之一的農民也捲入了革命的浪潮，工農革命的苗頭在俄國越來越凸顯。十二月三十日，俄國的礦業和石油業的代表在莫斯科舉行「私人會議」，聲稱「不惜一切代價儘快和中國達成合約，甚至為了儘快達成合約可以簽訂割讓領土和賠償戰爭款項……」
俄國的情況非常複雜，但是有一點是肯定的，那便是儘快的結束戰爭，避免中國人在西伯利亞繼續擴張——俄國在亞洲部分的領土上的控制能力實在是太軟弱了，以前中國並不強大的時候，兩百年中俄國在遠東的擴張尤其是最近六十多年的擴張中，中國的軟弱讓俄國更加貪婪，但本質上俄國對遠東廣袤的土地控制力之薄弱只有像維特這樣有深遠眼光的人才看得清楚。
在不得不儘快達成談判協定的時候，俄國的和談人選卻也同樣陷入了危機——沙皇原本打算派出俄國駐法大使涅利多夫為首席全權代表，但涅利多夫以「年高體弱無法勝任此項任務」為由拒絕了沙皇；接著又派出駐丹麥大使伊茲沃爾斯基，但同樣也被拒絕；後來又緊急召回了駐義大利大使穆拉維約夫，穆拉維約夫雖認為「這次和談是一件不討好的事情，不論結果如何他都將會招致各方面的攻擊」，但是他還是接受了沙皇的任命，不過原本他打算沙皇將會給他十萬盧布的經費，結果沙皇只給了一萬五千盧布，穆拉維約夫非常失望遂開始裝病，「希望沙皇能夠解除他所有的職務」
……最後實在沒有辦法的沙皇只能重新啟用已經被罷免的原財務大臣維特為首席全權代表，而駐美國大使羅森為他的副手。
1906年的一月十五日，美國總統西奧多·羅斯福正式向中俄兩國發出呼籲和談的照會，鑒於俄國內部的情況，中國認為和談的時機已經到來，而俄國人是不得不尋求和平，遂兩國相應羅斯福總統的和談照會，但對於談判地點兩國再起爭執，最終決定在美國的紐約進行和平談判，中國派出的談判首席全權代表是外交部長寇青，副手是回國的不久的龔照援。