1929年迫於國內的形式，張學良宣佈東北易幟，南京國民政府完成了形式上的大統一。同年蘇聯成立了遠東集團軍，準備對東北動手。面對蘇聯的軍事準備，張學良意識到戰爭已經不可避免，於是隨即也成立“抗俄軍司令部”，命令東北海軍積極備戰，並且任命海軍悍將沈鴻烈為總司令，毅然決定與蘇聯一戰。
1929年7月，在南京國民政府“革命外交”的氛圍中，國民政府委員、東北政務委員會主席、東北邊防軍司令長官張學良以武力強行收回當時為蘇聯掌握的中東鐵路部分管理權。這場中國為收回蘇聯在中國東北鐵路的特權而發生的中蘇軍事衝突，史稱中東路事件。
17日，蘇聯政府宣佈從中國召回所有官方代表，要求中國外交官迅速撤離，斷絕外交關係。9月至11月，蘇聯遠東特別集團軍進攻中國東北邊防軍，東北軍戰敗。12月22日，東北地方當局代表蔡運升受張學良委派，與蘇聯代表談判，達成《伯力議定書》。
在本次事件中，東北地方當局雖損兵折將，實力大為削弱，但張學良獲頒青天白日勳章。這場衝突持續近5個月之久，雙方動用的一線兵力超過20萬，使用了重炮、坦克、飛機和軍艦等重型裝備，成為中蘇歷史上規模最大的一次武裝衝突。東北軍戰敗，黑瞎子島被佔，其結局對於東北的局勢乃至全國的時局產生了深遠的影響。
1894年中日甲午戰爭，日本打敗了中國，翌年簽訂了《馬關條約》。條約規定，清政府同意把遼東半島割讓給日本。俄國勾結德國、法國強迫日本把遼東半島還給中國。1896年6月3日中俄簽訂了《禦敵相互援助條約》，又稱《中俄密約》。
7月，中國政府批准中俄合辦東省鐵路。9月8日，中俄簽訂了《國俄合辦東省鐵路公司合同章程》。1897年起開始修建西從滿洲里起，中經哈爾濱，東到綏芬河的中東鐵路。1898年，俄國又強迫清政府同其簽訂了租借旅大條約，強佔了旅順口、大連灣及其附近水域，並取得了修築中東路支線（從哈爾濱到大連）的特權。
1900年，中東鐵路（當時稱東清路）建成。1903年，哈大鐵路通車。縱橫東北全長2800餘公里的東省鐵路的建成，使沙俄達到了把勢力伸向中國東北的目的。
中東鐵路通車
1904年日俄戰爭爆發，戰爭結束後日本取得了長春至大連的南滿鐵路使用權，滿洲里至綏芬河、哈爾濱至長春的中東鐵路仍控制在沙俄手中。
1917年革命後建立的蘇俄政府，曾於1919年和1920年兩次發表對華宣言，聲稱沙俄政府與中國簽訂的一切不平等條約作廢，放棄俄國在華一切特權；關於中東路問題，提出經兩國協商“簽訂使用中東鐵路辦法的條約”。但由於當時北洋政府忙於內戰，加之不承認蘇俄政權，因而對這兩次宣言未作答覆，使中東路仍處於沙俄分子與中國的“共管”之下。
1924年5月31日，中蘇雙方達成建交協議，並簽訂了《中俄解決懸案大綱協定》。同年9月，蘇聯又與東北當局簽訂了《奉俄協定》，這一協定除說明要貫徹上述中俄協定的有關內容外，又規定把中東路收回的時間，從過去的80年縮短為60年。
1927年下半年，蘇聯政府欲把中東路轉讓給日本。同年10月中旬，中東鐵路蘇方副局長到大連，與日本南滿會社社長山本條太郎進行秘密會談，並簽訂了《中東路草約》。
1929年夏，以張學良為首的東北當局派軍警搜查了蘇聯駐哈爾濱領事館並接收了中東路，從而引發了中國現代史和中蘇關係中有名的中東路事件。
1929年7月13日蘇聯外交當局提出立即召開會議處理中東路有關問題等3項建議。7月17日，東北當局發表通牒，內稱“蘇聯的中東路各機關為其赤化中心，依《奉俄協定》之規則，我國於中東路應有收回之權力。
蘇方於18日發出第二次通牒，並聲明同中國絕交。與此同時，蘇聯政府決定，採取必要的軍事行動，開始在中蘇邊境集結軍隊。
8月6日，蘇聯革命軍事委員會發布命令，為配合蘇聯阿穆爾河（黑龍江）艦隊對中國軍隊作戰，組建遠東特別集團軍，布留赫爾（加倫將軍）任集團軍司令官，司令部設在哈巴羅夫斯克（伯力）。
8月13日，蘇聯兵艦兩艘，陸戰隊員300人，飛機兩架，侵入黑龍江省綏東縣境。8月15日，東北邊防軍司令長官張學良動員東北軍6萬人，組成“防俄軍”。以王樹常為第一軍軍長，兼任東路總指揮；以胡毓坤為第二軍軍長，兼任西路總指揮；以周濂為預備軍軍長。
中蘇大規模武裝衝突從1929年10月中旬開始，持續近兩個月。戰爭分東西兩線，兩個戰場。東線主要發生在黑龍江與松花江匯合處的同江、富錦地區和黑龍江東部的密山地區；西線集中在內蒙古的滿洲里和海拉爾地區。至11月下旬，東北軍以慘敗而告結束。
1929年11月26日，張學良電蘇聯代理外交人民委員長李維諾夫，要求就中東路事件問題舉行談判。 12月3日東北方面談判代表蔡運升與蘇聯代表斯曼諾夫斯基在雙城子簽訂了《停戰議定書》。12月6日，東北政委會決定承認《停戰議定書》，並派蔡運升為正式會議代表，於12月16日與蘇方代表斯曼諾夫斯基、梅里尼可夫在伯力外交公署開始中蘇預備會議談判。
12月22日，《伯力協定》簽訂，協議規定兩國立即息爭，中東鐵路恢復中蘇合辦，蘇軍儘速退出滿洲里，彼此釋放所俘軍民，重設領事館。議定書恢復了蘇聯在1929年7月10日以前在中東鐵路的一切權益，“中東路事件”基本得到解決。
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