战斗开始后，苏联边防军根据情况要求炮兵增援，莫斯科却沉默着。由于勃烈日涅夫和国防部长格列奇科（Andrei Grechko）正在分别访问匈牙利和印度，苏方无人能做出相应的决定。直至中午之后，炮兵增援部队才被派出。苏军的“冰雹”多管火箭炮（BM-21）猛烈轰击中国江岸上的阵地，摧毁了中方的炮群。“冰雹”是苏联研制的著名陆战武器，此时首次亮相，苏俄军事专家估计不可能有中国人在“冰雹”覆盖范围内幸存。据说使用“冰雹”的命令是勃烈日涅夫下达的。当晚战斗结束。在江叉，有一辆履带损坏的苏军T62坦克沉入江底，5月2日中国人设法将这辆坦克拖出，送往北京军事博物馆收藏。据2001年解密的苏联文件说，当年苏军在珍宝岛的两场冲突中有58人阵亡、94人受伤。中方的伤亡数字不详。
3月15日战斗的后果相当严重：俄国人被一再的挑衅所激怒，“其结果使莫斯科和北京向大规模军事冲突靠近了。”普遍的观点认为，事件本身只是在中国“文革”狂热反苏的特殊需要下而制造了珍宝岛冲突，并没有更深层次的目标。毛泽东也明确说:“到此为止，不要打了”。同一天毛泽东在“中央文革小组碰头会”上表示:“对这次边界事件，我是比较乐观的。3月2日的冲突，他们（苏联）上边的人也不知道，他们就连珍宝岛在什么地方也不知道。”显然，在毛泽东看来珍宝岛事情已经结束，其中并不包含准备与苏联开战或者纠缠不休的意图。但珍宝岛冲突已引起莫斯科的极大关注，激发了苏联在边界地区的军事反应。
