1月20日，第3、第4纵队主力抵达漠河外围。
漠河，中国最北端的县城，与俄罗斯隔江相望。这里的冬天更加残酷，气温常年低于零下三十度，最低可达零下五十度。日军在这里修建了一个坚固的据点，驻扎着第12师团的一个联队残部，约三千人。
但此刻，这三千日军的士气已经低落到了谷底。
黑河失守、师团长战死、友军被全歼的消息已经传来。更糟糕的是，他们的补给线被完全切断，弹药和粮食最多还能支撑五天。
“诸位，我们已经无路可退了。”联队长佐藤大佐在作战会议上说，“背后是黑龙江，江面已经封冻，但对岸是苏联，过去也是死路一条。唯一的生路，是坚持到开春，等待关东军主力反攻。”
但台下军官们的表情说明，没有人相信这个说法。关东军主力？哪里还有主力？沈阳丢了，长春丢了，哈尔滨丢了，黑河也丢了。整个东北，除了漠河这个孤零零的据点，还有内蒙古东部一些零散部队，已经几乎没有成建制的日军了。
“报告！”一个通讯兵冲进来，“八路军飞机撒下了传单，还有……还有广播。”
“广播？”
“是的，他们用大功率电台广播，用的是日语。内容……内容是劝降，还有日本国内的消息。”
佐藤脸色一变：“什么国内消息？”
“说……说日本人民民主共和国已经成立，呼吁所有日本军人放下武器，停止这场不义的战争……”
会议室里一片死寂。
这个消息如果是真的，那他们在这里的坚持还有什么意义？为了一场注定失败的战争，死在中国最北端的冰天雪地里？
“这是八路军的心理战！”佐藤强作镇定，“不要相信！”
但怀疑的种子已经种下。
1月21日，八路军完成了对漠河的包围。
这一次，宋兴华没有急于进攻。他命令部队在城外构筑坚固的阵地，派小股部队频繁袭扰，同时用广播和传单持续进行心理战。
“日军士兵们，你们已经被完全包围。我军有十倍于你们的兵力，有坦克、大炮、飞机。抵抗只有死路一条。放下武器，走出工事，你们将得到食物、药品和温暖。想想你们的家人，他们还在日本等待着你们回家……”
广播二十四小时不间断。白天用飞机撒传单，晚上用探照灯将传单投射到日军阵地上空——特制的照明弹里装满了传单，在空中炸开后，纸片像雪花一样飘落。
1月22日，第一起逃亡事件发生。
凌晨三点，五个日军士兵悄悄爬出工事，举着白旗向八路军阵地跑去。哨兵发现了他们，但没有开枪，而是用日语喊话让他们过来。
这五个人被带到后方，得到了热饭、热水和医疗检查。然后，他们的录音被送到了广播站。
“我是原日军第12师团第3联队上等兵山田一郎。我和我的同伴们已经向八路军投降。八路军没有虐待我们，给了我们食物和药品。战友们，不要再为军国主义卖命了，投降吧，活着回家……”
这段广播在日军中引起了更大的震动。
1月23日，成批的日军士兵开始逃亡。一个晚上，就有超过两百人逃出阵地投降。佐藤下令严惩逃兵，枪毙了十几个被抓回来的士兵，但这反而激起了更多人的反抗。
1月24日，总攻开始。
但与其说是总攻，不如说是接收。
八路军的炮火准备只进行了十分钟，重点摧毁了几个还在顽抗的机枪阵地。然后坦克和步兵向前推进，几乎没有遇到像样的抵抗。
大批日军士兵主动走出工事，放下武器。他们举着双手，有些人还拿着传单，表示自己愿意投降。
佐藤大佐在自己的指挥部里切腹自杀。少数死硬分子试图顽抗，但很快就被消灭。
到1月25日下午3点，漠河战役结束。八路军阵亡41人，伤127人，歼灭日军约五百人，俘虏两千四百余人。另有约一百人逃入山林，但在这零下四十度的严寒中，他们活不过三天。
至此，黑龙江全境解放。
同一时间，内蒙古东部。西北兵团司令员陈大将站在锡林郭勒盟的草原上，举着望远镜望向北方。他身后，是第7、第8纵队的十万大军。
与北线的严寒不同，这里是一望无际的雪原。风吹过草原，卷起雪沫，能见度时好时坏。
“司令员，侦察兵报告，前方五十公里发现日军车队，大约一百多辆卡车，还有装甲车，正向北逃窜。”参谋长报告。
“想逃到外蒙古去？”陈大将冷笑，“命令第7纵队装甲旅，追击！第8纵队骑兵团从左翼包抄，切断他们的退路！”
“是！”
命令下达后，草原上响起了引擎的轰鸣声。第7纵队装甲旅的一百二十辆索玛S35坦克和五十辆装甲车，像一群钢铁巨兽冲向北方。坦克的履带碾过积雪，扬起漫天的雪雾。
逃窜的是日军一个混成旅团，加上伪蒙军两个师，总共约三万人。他们原本驻扎在呼伦贝尔，听说黑河、漠河失守后，知道下一个就轮到自己，于是决定向北逃往蒙古，试图通过那里撤回日本本土。
但八路军的速度更快。下午2点，装甲旅追上了日军后卫部队。那是一个伪蒙军的骑兵团，约八百人，试图用马队冲击坦克。
结果毫无悬念。坦克的机枪和主炮开火，骑兵像割麦子一样倒下。战马在爆炸声中受惊，四处乱窜，反而冲乱了日军的队形。
“不要停！继续追击！”装甲旅旅长在电台里下令。
坦克集群像一把烧红的刀子切进黄油，轻易地撕开了日军的防线。伪蒙军首先崩溃，成建制地投降。日军还想抵抗，但他们的反坦克武器在之前的溃退中丢失大半，剩下的几门炮很快就被坦克摧毁。
到傍晚6点，战斗基本结束。三万日伪军，被歼灭约五千人，俘虏两万两千余人，只有不到三千人逃进了更深的山林。
陈大将没有继续追击那些散兵游勇。他的任务是控制中蒙边境，防止日军大规模越境，同时建立边境防线。至于那些逃进山林的残敌，可以交给后续的地方部队清剿。
1月26日至2月5日，西北兵团在内蒙古东部展开了大规模的清剿行动。装甲部队在草原上驰骋，骑兵在侧翼掩护，步兵在后面巩固占领。遇到小股日军，直接消灭；遇到伪军，先劝降，不降再打。
在这十一天里，西北兵团控制了从锡林郭勒盟到呼伦贝尔的广大区域，歼灭、俘虏日伪军三万余人，彻底肃清了内蒙古东部的敌军势力。
2月5日，陈大将向沈阳司令部发报：“内蒙古东部已全部解放，中蒙边境控制完毕。我部正在协助地方建立政权，组织民兵。”
至此，第三阶段战役的军事目标已经基本完成。