Каждый боец шел с одной мыслью — победить или умереть. Пулями и картечью осыпали их белогвардейцы. Мороз не давал дышать, слепил глаза. То и дело проваливаясь в снег, стреляя на ходу, бойцы неудержимо рвались вперед. Они рубили заграждения шашками, рвали проволоку прикладами, ломали ее окоченевшими руками, падали на нее, сраженные смертельным ливнем, и живые бежали по их телам.
Первые роты наступавших бронепоезд врага срезал огнем пулеметов, а остальные заставил залечь. В единоборство с бронепоездом врага вступил бронепоезд № 8. Его командир решил или прямой наводкой из орудий расстрелять подвижную крепость противника или таранить ее. Вражескими снарядами была разбита контрольная площадка, разворочен борт пулеметной площадки, один из снарядов попал в паровоз. Но командир бронепоезда № 8 отдал команду: «Вперед!» — и пошел на сближение с врагом. Прямым попаданием было разбито переднее орудие белогвардейского бронепоезда. Враг отступил. Бронепоезд № 8, преследуя противника, ворвался вслед за ним в расположение неприятельских частей.
К этому моменту группа Гюльцгофа и Троицкосавский полк вышли к линии железной дороги восточнее Волочаевки и подожгли несколько мостов. Генерал Молчанов был вынужден оттянуть часть своих войск на борьбу с этой колонной.
Когда штурмующим частям стало известно о победе бронепоезда № 8 и выходе колонны Гюльцгофа в тыл врага, они снова бросились в атаку.
Тяжелая туманная мгла и ледяной ветер, пули и проволока — все было против них. Смерть вырывала из их рядов одного за другим.
Заросшие инеем, осыпанные снегом, продрогшие до костей бойцы Народно-революционной армии яростно дрались в штыковом бою. Белогвардейцы не выдержали. Они, отстреливаясь, начали отходить, а потом бежали. В одиннадцать часов дня 12 февраля Волочаевка была взята.
Бой под Волочаевкой по героизму, проявленному революционными войсками, можно сравнить только со штурмом Перекопа. Обычно сдержанный, главком Блюхер, участник перекопского сражения, сказал, что он затрудняется выделить доблесть какой-нибудь отдельной части: геройски боролись и самоотверженно глядели в лицо смерти все. Даже враг с восхищением отозвался о необыкновенном героизме бойцов Народно-революционной армии. Полковник Аргунов, руководивший обороной Волочаевки, сказал, что он бы всем участникам штурма дал по георгиевскому кресту. За мужество и героизм в волочаевском бою 6-й пехотный полк, в рядах которого сражались интернациональные роты корейцев и китайцев, и бронепоезд № 8, как наиболее отличившиеся, были награждены орденами Красного Знамени. 6-й пехотный полк был переименован впоследствии в 4-й ордена Красного Знамени Волочаевский стрелковый полк. Ордена Красного Знамени получили также 67 командиров и бойцов Народно-революционной армии. Героям волочаевского штурма, павшим в бою, был воздвигнут памятник на сопке Июнь-Корань. Над братской могилой погибших героев стоит бронзовый боец Народно-революционной армии с винтовкой в руке. Слава героев воспета в народных песнях и легендах.
Победой под Волочаевкой части Народно-революционной армии, рабочие и крестьяне Дальнего Востока вписали еще одну героическую страницу в историю борьбы с белогвардейцами и интервентами за свободу и независимость Советской Родины.
Бой под Волочаевкой был переломным. После Волочаевки «белоповстанческая армия» уже не смогла оправиться. Правда, первоначальный замысел главкома — окружить и полностью разгромить войска генерала Молчанова возле Хабаровска — осуществить не удалось. Забайкальская группа войск, преследовавшая врага в амурском направлении, не смогла вовремя выйти на соединение с бригадой Покуса. 14 февраля 1922 года Народно-революционная армия освободила Хабаровск. Белогвардейцы отступили в южном направлении.
Противник пытался задержать части Народно-революционной армии у станции Бикин, но после упорного боя 28 февраля был сбит и с этой позиции. Понеся большие потери, белогвардейцы бежали к городу Иману, в пределы нейтральной зоны. Когда части Народно-революционной армии, преследуя врага, вошли в эту зону, японцы открыли против них военные действия. Войска Народно-революционной армии, подчиняясь директивам правительства ДВР не вступать в столкновение с японскими войсками, приостановили наступление и заняли позиции в долине реки Иман. Боевые действия временно прекратились. Трудящиеся Дальневосточной республики, руководимые большевистскими организациями, развернули подготовку сил для полного изгнания интервентов.