В начале 1928 года С. С. Вострецов был вызван в Москву на краткосрочные курсы переподготовки высшего командного состава РККА. 1 мая того же года получил назначение командиром и комиссаром 51-й Перекопской Краснознаменной стрелковой дивизии. Прошло немногим больше года, и следует новое назначение – командиром 18-го стрелкового корпуса Особой Дальневосточной армии (ОДВА), которой тогда командовал В. К. Блюхер.
Летом 1929 года на границе с Китаем стало неспокойно. 10 июня «китайские белобандиты» совершили налеты по всей линии КВЖД. Погромы и аресты сотен советских служащих носили массовый характер. К границе стали подтягиваться войска китайских милитаристов, то есть всесильных местных губернаторов в генеральских чинах.
Вострецов из Одессы добирался до Читы неделю. 14 октября он принял командование корпусом, штаб которого размещался в Даурии. Он сразу окунулся в службу на неспокойной границе, о чем свидетельствуют его донесения в штаб армии. Так, 30 октября он докладывал Блюхеру:
«Обстрел ст. Олочинская ружейно-пулеметным и артиллерийским огнем продолжается восемь дней. Задерживается обмолот хлеба, срываются хлебозаготовки. Белобандиты и китайская военщина обстреливают население».
Командир корпуса тщательно изучал обстановку, анализировал разведывательную информацию. Сам вылетал с летчиками для ведения воздушной разведки. Стало ясно, что на сопредельной стороне создана сильная группировка войск, обустраиваются укрепленные районы у Маньчжурии и Чжалайнора. Как потом станет известно, число белокитайских войск здесь доходило до 59 тысяч человек: три пехотные и одна кавалерийская бригады, части усиления, бронепоезда. Здесь же находился агитационный отряд под громким названием «Отряд уничтожения СССР». Было отмечено появление на границе воинских отрядов белых эмигрантов.
В агрессивном настрое противной стороны сомневаться не приходилось. Командующий белокитайскими войсками в районе Маньчжурия – Хайлар генерал Лян Чжуцзян в интервью иностранным корреспондентам заявил: «Я не сомневаюсь в том, что мы разобьем Красную армию и дойдем до Читы».
Реввоенсовет Особой Дальневосточной армии решил, с разрешения, естественно, Москвы, предпринять «активные оборонительные действия и, упредив противника, разгромить его группирующиеся силы». Он считал, что планируемая операция «будет новой и яркой демонстрацией нашей боеготовности, решительности и превосходства Красной армии над противниками».
18-й стрелковый корпус был преобразован в Забайкальскую группу войск ОДВА. Командующим был назначен С. С. Вострецов. В состав группы кроме корпусных частей вошли: 21-я Пермская стрелковая дивизия, отдельный Бурят-Монгольский кавалерийский эскадрон, танковая рота МС-1 и авиагруппа (26-я эскадрилья, 6-й и 25-й авиационные отряды).
План Вострецова на операцию предусматривал нанесение двух ударов. Первый – изоляцию гарнизона Маньчжурии и разгром белокитайцев в Чжалайнорском укрепленном районе. Второй – после решения первой задачи разбить белокитайцев в укреплениях вокруг Маньчжурии.
Переброска войск группы проходила ночными маршами, когда мороз доходил до 30 градусов. К вечеру 14 ноября войска Забайкальской группы заняли исходные позиции. Наступательная операция началась 17 ноября. Первой выступила глубокой ночью 5-я отдельная Кубанская кавалерийская бригада, которой командовал К. К. Рокоссовский, будущий Маршал Советского Союза, прославленный полководец Великой Отечественной войны.
Чжалайнорская группа белокитайских войск подверглась полному разгрому. Вострецов, находясь на поле боя, внимательно следил за ситуацией. В последующем он так описывал бой за Чжалайнор:
«Около 10 час. Пехота двинулась, и, когда выбиваемые танками из блиндажей солдаты противника стали отходить, пехота со спешенной кавалерией начала быстро, местами бегом, наступать. Вижу, момент назрел. Сажусь в машину и еду к окопам. Около 11 час. въехал в крайний дом пос. Джалайнор, около копей. Противник из домов поселка обстреливал наступающие части. Стрельба удалялась все дальше. К 12 час. был выслан кавполк для преследования. Поселок горел».
Затем начался бой за железнодорожную станцию Маньчжурия. Ее гарнизон шесть раз пытался прорваться из «мешка». В последний раз они вышли из города колонной силой до 4 тысяч штыков и 300 сабель и длиной до 2,5 километров. Колонну накрыл огонь артиллерии и бронепоездов. Начала «работу» авиация. Белокитайцы не выдержали губительного огня и «в панике бросились обратно в город». К полудню советские войска ворвались на станцию.
На переговоры с Вострецовым от генерал-лейтенанта Лян Чжуцзана прибыл… японский консул. Белокитайские войска на станции Маньчжурия капитулировали.
Советское командование обратилось к гарнизонам железнодорожных станций Цаган и Хайлар последовать примеру Лян Чжуцзяна и сложить оружие. Предложение принято не было, но и ожидаемого наступления белокитайцев оттуда не последовало.