Вскоре к месту событий прибыла мотоманевренная группа во главе со старшим лейтенантом Виталием Бубениным, обошедшая нарушителей границы с тыла. Однако численный перевес оказался на стороне противника: 60 пограничников против целого пехотного батальона. Бронетранспортер Бубенина был подбит, сам он ранен, несколько пограничников погибли. Пересев в другую машину, Бубенин продолжал руководить боем, в котором участвовало уже две заставы. Столкновение было продолжительным и ожесточенным. На подмогу пограничникам бросились даже жители соседних сел.
В итоге советские пограничники вместе с подошедшим резервом отразили внезапное нападение и вынудили нарушителей покинуть территорию СССР. Однако победа досталась дорогой ценой: 32 советских пограничника погибли или умерли от ран, 14 человек получили ранения. Самому старшему из погибших было тридцать лет, самому молодому – девятнадцать. Точное число погибших китайцев не установлено, но, по разведданным, их полегло не менее 50.
Для предотвращения повторения провокаций на Даманский при поддержке танков и БТР была выдвинута небольшая маневренная группа вооруженных гранатометами пограничников. В район острова к нашему берегу были стянуты части 135-й мотострелковой дивизии Дальневосточного округа, в том числе полк 122-мм гаубиц, минометные батареи и дивизион реактивных установок БМ-21 «Град».
Советское правительство 2 марта 1969 года направило правительству КНР ноту, в которой заявило решительный протест по поводу вооруженного вторжения в пределы советской территории и потребовало немедленного расследования и самого строгого наказания лиц, ответственных за организацию провокации. Однако китайцы оставили ее без внимания, готовя новую вооруженную провокацию.
15 марта примерно около 10 часов утра около 1500 китайских солдат и офицеров предприняли вторую попытку захвата острова. Фактически на границу наступал пехотный полк НОАК при поддержке двух танков, артиллерии и минометов. Из-за отсутствия указаний из Москвы координации между военными и пограничниками, которые подчинялись КГБ, наладить не удалось. В результате последние оказались на передовой один на один с превосходящими силами противника без армейской поддержки и вскоре были вытеснены с острова. В руках китайцев оказался секретный на тот момент танк Т-62. Число погибших с советской стороны возросло до 58, а раненых – до 94 человек.
Ожесточенные бои прекратились лишь к исходу 15 марта, когда командование 135-й дивизии фактически под свою личную ответственность приказало ввести в бой ее силы. Системы «Град» и гаубицы накрыли залпами не только китайцев, находившихся на Даманском, но и прибрежную территорию КНР на глубину от пяти до 15 километров. Когда в конце концов китайцев окончательно выбили с острова, все подходы к нему с китайской стороны были заминированы, а прилегающий участок границы с нашей стороны заблокирован частями Советской армии.