十万士兵枕戈待旦，日军最终无法从海参崴北上，只能另选其他途径。9月，日军第十二师先头部队（步兵一个旅，骑兵、炮兵各一个团，工兵一个营）从海上于9月11日在库页岛登陆。派遣军司令部于同月18日登陆，从而在库页岛建立了入侵西伯利亚的桥头堡和指挥入侵部队的大本营。
战斗开始时，日军动员了第十二师、第七师、第三师（第七师原为驻辽东部队，第三师九月初出发至满洲）的兵力，分兵两路向俄国东西伯利亚地区发起进攻。一路从鄂霍次克海登陆，并以海港小城鄂霍次克为基地，几乎是沿着中俄边界，一路向北向西，凶猛推进；另一路则从堪察加半岛登陆，意图控制战略要地堪察加半岛，同时控制白令海峡，一可威胁美国阿拉斯加州，同时也可以封锁北冰洋，防止苏俄海军从北冰洋南下。
不得不说，日本选中了一个出兵的好时机，日本出兵指示苏俄的情况是：在日本出兵前后只有42万正规部队，而且都在欧洲方向作战。在远东只有非正规军2万左右。尤其值得注意的是：在日本出兵时，苏俄在远东最温暖跟肥沃的土地，都在前两年的中俄战争中被中国收回或占领，加上中亚跟中西比利亚地区，李汉前几年摆下的阿穆尔军区、阿拉木图军区直指苏俄软腹。同时，又有伊上军区、蒙古军区阻挡了苏俄军队东进。所以苏俄在日军侵入开始乃至中期，是无力、也不能对远东进行支援的。
因为中国只同意向日本部门开放部分西伯利亚大铁路的运输，只同意为日本运送物资，拒绝日本运兵的要求，而且，日本所运输的物资不但全程要受到中方的检阅，还要缴纳一笔不菲的过路费。这令日本方面十分恼怒，但是有鉴于东北
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