Казаку 3-й сотни 1-го Нерчинского полка Афанасию Лоншакову пулей раздробило кисть левой руки. Находившийся рядом урядник Михаил Алексеев перевязал ему рану чехлом от фуражки и посадил на своего коня, так как лошадь Лоншакова была убита. В это время на них напали 5 конных китайцев. Прикрывая раненого, Алексеев стал отстреливаться, а Лоншакову дал команду отходить к своим. Пока Алексеев отбивался от наседавших на него китайцев, на Лоншакова напали другие китайские кавалеристы. Не имея возможности обороняться, он, спасаясь от них, помчался в глубь леса, потерял направление и заблудился. Наступившая темнота спасла его от преследователей. Питаясь ягодами и кореньями, он проплутал 12 суток, то и дело натыкаясь на китайцев. На 13-е сутки обессиленный и без сознания был вывезен своей «забайкалкой» на дорогу, по которой шел один из батальонов Читинского полка. Солдаты сняли казака с лошади, напоили, накормили сухарями, а врач батальона сделал перевязку, вырезав из раны вросший в нее чехол от фуражки. За 13 суток скитания по лесу казак не потерял ни оружия, ни другое свое имущество, а лошадь, не расседланная ни разу за это время, еле двигалась, имея под потником сплошную рану от седла. Такие испытания мог выдержать только забайкальский казак, привыкший довольствоваться малым, и его с виду невзрачная, но удивительно выносливая лошадь.
Разведка позволила выяснить, что лесистый Хинганский перевал занят 5-тысячным отрядом китайцев при 10 орудиях. Поняв, что без поддержки пехоты и артиллерии перевал не взять, начальник отряда дал приказ отойти к деревне Санчжан, выслав разъезды к Хингану.
С 29 июля по 2 августа отряд оставался на месте, ожидая подхода Сретенского полка, 6-й сотни Амурского полка и отдельного Забайкальского дивизиона, которые прибыли 1 августа. Вместе с ними пришел обоз нерчинских сотен с сухарями, сахаром и чаем.
2 августа была проведена вторая рекогносцировка с участием всех командиров прибывших частей, в ходе ее генерал Ренненкампф уточнил задачи частям, наметил позиции артиллерии.
В ночь на 3 августа отряд, соблюдая маскировку, бесшумно подошел на 2,5 версты к позициям противника, в готовности с утра перейти в наступление.
Во втором часу ночи в обход левого фланга китайской позиции выступила колонна в составе двух батальонов Сретенского полка и 6-й сотни амурцев под командованием начальника штаба отряда полковника Ладыженского. Маршрут обходящего отряда накануне разведал сотник Кубанского казачьего войска Арсеньев, который вызвался быть проводником.
В 6 часов утра отдельный Забайкальский дивизион в составе полубатареи (4 орудия) 1-й батареи под командованием капитана Али Ага Шихлинского и 2-й батареи (8 орудий) подполковника С. Мехмандарова выдвинулся на указанные огневые позиции.
Когда артиллеристы стали выпрягать лошадей и отправлять их в укрытия, раздался сильный взрыв, разорвавший на куски двух ездовых и четырех лошадей. Это был взорван фугас, заложенный китайцами в месте, удобном для размещения артиллерии.
Установив орудия, дивизион (без 4 орудий) открыл меткий огонь по китайским окопам, четырьмя ярусами опоясавшими перевал, и по огневым позициям их артиллерии, которая была вскоре подавлена.
Не выдержав уничтожающего огня дивизиона, китайцы стали покидать ярус за ярусом и скрылись в лесу.
Батальоны Сретенского полка перешли в атаку и сошлись с китайской пехотой в рукопашной схватке. Противник пытался сопротивляться, но когда их с тыла атаковал обходящий отряд, бросил свои позиции и бежал в лес. 1-я и 2-я сотни нерчинцев, находившиеся в общем резерве, начали его преследование.
За четыре часа боя сильный отряд китайцев был полностью разгромлен. Бросая убитых и раненых, орудия, ружья и боеприпасы, верхнюю одежду, не оказывая никакого сопротивления, противник в беспорядке отступил, а попросту говоря, бежал. Были захвачены 6 горных скорострельных пушек системы Витворта, изготовленные на заводах Круппа в 1896 году, четыре из них в шестиконной запряжке. Все зарядные ящики и передки загружены были унитарными снарядами; Противник успел увезти только прицелы.
По докладам самих китайцев, в Мергене (телеграммы потом были захвачены и прочитаны) перевал обороняли 5–6 тысяч солдат. На поле боя было брошено до 2800 убитых и тяжело раненных. Погиб командовавший китайскими частями на перевале генерал Чжун и начальник его штаба Джуй, убитый в рукопашной схватке капитаном Кушелевским, пал в бою племянник Цицикарского дзянь-дзюня Айгунский амбан-фын, командовавший в бою под Айгуном. Около трупа Чжуна нашли тело убитого европейца в китайской одежде. Раненые пленные показали, что это был англичанин, находившийся на службе у Чжуна.
Потери отряда оказались незначительными: убиты 2 офицера и 10 солдат, ранены 2 офицера, 53 солдата и 2 казака; убиты 12 лошадей. Среди погибших офицеров оказался и прикомандированный к Амурскому казачьему полку сотник Арсеньев, веселый и храбрый кубанский казак.