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. В довершение операции мотострелковый батальон очистил остров от солдат противника. В боестолкновении с советской стороны принимали участие еще несколько воинских частей, что, однако, не афишировалось. Более того, были предприняты меры по дезинформации противника. 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.
Точных данных о потерях с китайской стороны нет. Считается, что они составили около 600 человек.
Позже анализ происшедшего стал предметом серьезного рассмотрения в Политбюро ЦК КПСС. С мая на всем протяжении советско-китайской границы развернулось строительство целой сети укрепрайонов. Помимо классических ДОТов и ДЗОТов, рядов колючей проволоки и минных полей в них было сосредоточено значительное число войск и подвижной боевой техники: артиллерии, танков и даже бронепоездов. В результате на протяжении всей дальневосточной границы был воздвигнут советский аналог знаменитых линий Мажино и Маннергейма, а из более чем миллиона жителей Приморского края каждый третий стал военнослужащим.
Однако до сентября 1969 года, то есть еще почти полгода, в районе острова было неспокойно: пограничники, оборудовав на окрестных сопках огневые точки, регулярно вели огонь по вспаханному снарядами реактивных установок «Град» и 122-мм гаубиц острову, когда на него пытались высадиться китайцы.
К сожалению, вооруженные столкновения не закончились событиями на острове Даманский. К лету того же года заметно обострилась ситуация на казахстанском участке, в районе горного прохода Джунгарские ворота, охранявшегося Уч-Аральским погранотрядом. Посреди горного прохода лежало озеро Жаланашколь (в переводе с казахского – Голое озеро). Именно здесь в течение мая–июля китайцы организовали целый ряд провокаций, однако до вооруженного столкновения дело не доходило.