在俄罗斯人怂恿下，车臣汗部、土谢图汗部、三音诺颜汗部、扎萨克图汗部先后叛乱，那些王爷先后宣布脱离中国，并于一九零二年五月二十一日宣布建立君主立宪的大蒙古汗国，建都乌里雅苏台，并且在宣布建国当天，请求伟大的邻邦俄罗斯出兵帮助他们讨伐窃据喀尔喀土地的“黑大爷”（黑大爷指中国汉族）。
对漠北喀尔喀的叛逆行为，全国上下群情激愤，很快于一九零二年的五月二十三日在议会通过出兵平叛法案，调动内蒙的骑兵第一军、东北的第十军、西北的第七军，三个军包括后勤十五万人携带三百二十四门火炮、四百三十二挺机枪，从三个方向进入漠北平叛。
不甘示弱的俄罗斯在中国军队进入漠北后，也朝在漠北的鞑靼志愿军派出了援军。这些援军不再是什么鞑靼人了，全是些深目高鼻的纯种俄罗斯人，第四十一骑兵师、第二十二炮兵旅在六月一日从唐努乌梁海进入漠北，在他们后面跟着俄罗斯西伯利亚第一、第二军九点八万人。
俄军进入漠北军队携带了一百四十八门火炮，机枪十二挺，虽然俄军装备的步枪是当时世界上很先进的一八八九式弹仓步枪，而火炮也是比较好的一九零零式七十六毫米速射野战炮，可跟中国军队相比，在武器方面俄军没有占到任何优势。
人数方面，中国军队是俄军的一点三六倍，火炮上中国军队比俄军多二点一八倍，机枪上中国军队更是多出了三十六倍，俄军唯一有利的就是当地那些喀尔喀王爷支持他们，还有中国因漫长的补给线，并不想将战争扩大到完全占领俄国，只是将战争限制在漠北境内。不过在中国军队无法扩大战争规模同时，俄军同样深受运输线过长之害，在运送十万军队到漠北后，他的补给线无法再满足更大规模部队投入到战场上去了。
为了漠北，中国军队与俄罗斯在大草原上展开了一场旷日持久的战争，战斗规模很快从旅级战役扩大到军级。到了一九零三年九月，入冬前在漠北大草原上，围绕着乌里雅苏台，六万中国军队与同等规模的俄军及两万喀尔喀叛军展开了一场大会战。为了争夺乌里雅苏台，在漠北其他地方还有七万中国军队与三万俄军及一万喀尔咯叛军撕杀。
堑壕战，草原上到处都是纵横交错的堑壕，从空中望下去，仿佛如一张巨大的蛛网将乌里雅苏台牢牢围住，对任何一方来说，进攻都是一件噩梦般事情。会战打了四个月，俄军动用了两百余门火炮，而中国军队动用了各种口径火炮三百余门，战场上整日浓烟滚滚，硝烟将太阳遮蔽起来，任何一次冲锋都意味着数百生命化为飞烟。
零三年十月，中国军队在付出重大代价（中国军队伤亡一点三万人，俄军伤亡一点四万）后，将乌里雅苏台与其他地方完全切断了联系，八千叛军，三点五万俄军陷入重围中。
围绕着被围困在乌里雅苏台的俄军，为了救援他们，将他们解脱出地狱，俄罗斯纠集败退下来的军队，还有新成立的西伯利亚第三军共九万之众从唐努乌梁海朝围困着乌里雅苏台的中国军队发起冲击，俄军是不惜血本了。而中国方面在保留对城内守敌必要压力同时，将绝大多数部队调到外围打援，拼了性命奋力阻击敌人。
在机枪和大炮面前，俄军的进攻到十二月底彻底破灭了，信奉“子弹是笨蛋，刺刀才是好汉”的俄军在机枪面前尸横遍野，三万俄军士兵倒在了通往乌里雅苏台的道路上，可他们距离出发地不过推进了三十公里，离乌里雅苏台还极为遥远着呢！与俄军重大伤亡比起来，处于守势的中国军队伤亡就小很多了，八千将士血染沙场，同时新补充到前线的战士有三千多因为不适应寒冷的气候失去战斗力。但部队并没有失去战斗力，并且在俄军最后一轮冲破防线的企图破灭后，适时发起了反攻。丧失了进攻能力的俄军在中方军队大反击中溃退回出发地，十二月三十一日，新的一年即将来临之前，俄军任何援救乌里雅苏台的企图均宣告破产。到零四年一月，弹尽粮绝的被围俄军放下武器投降，整个乌里雅苏台会战以中方获得最后胜利告终。
乌里雅苏台会战是中国军队在建国后打的最为艰苦的一场会战。中方先后投入二十万军队（包括补充兵力），而俄罗斯先后投入到战场军队达到二十五万。战斗中中国军人伤亡达到六万，俄军伤亡八万，被俘三万。对交战两方来说，这场战斗都让双方打的精疲力竭。
俄罗斯在乌里雅苏台战败后的第三天国内爆发了基辅、高加索工兵起义，起义虽然当天就被镇压下去了，可这却对尼古拉二世敲响了警钟。战争如长期化，恐怕用不着中国军队打到莫斯科，那些愤怒的群众已经会将整个帝国投入到熊熊烈火中，彻底埋葬伊凡四世建立的伟大的罗曼诺夫王朝，为了王朝的延续，尼古拉二世不想再在漠北打下去了。
大规模的战斗同样让中国政府显得疲惫不堪，这倒不是说国内有什么反战言论，——维护祖国领土完整，对任何一个中国人来说这都是天经地义的事情——而是这场在漠北的战争耗费了国家大量人力、物力、财力，国家的发展需要大量资金，可现在那些金钱却流水般渗入漠北沙漠，被沙子吸