国内对寺内正毅的不满之声大增，加上国会大选在即，各地纷纷出现了‘倒幕派’，怒指寺内正毅为幕府大将军，进行声讨笔伐。
然而，这些异声丝毫不能影响到寺内正毅的决策。他甚至因此召开五相会议，借口国事当头，下令推迟两月国会大选，至十一月开始。
日本为进行这场侵略战争，动员了日本现役军队和预备役军人，特意组织了所谓海参崴派遣军司令部，并于１９１８年9月发表出兵宣言，拉开了出兵西伯利亚的序幕。
考虑到中国拒绝向日本开放西伯利亚大铁路，东北军区数十万士兵枕戈待旦，日军最终无法从海参崴北上，只能另选其他途径。9月，日军第十二师先头部队（步兵一个旅，骑兵、炮兵各一个团，工兵一个营）从海上于9月１１日在库页岛登陆。派遣军司令部于同月１８日登陆，从而在库页岛建立了入侵西伯利亚的桥头堡和指挥入侵部队的大本营。
战斗开始时，日军动员了第十二师、第七师、第三师（第七师原为驻辽东部队，第三师九月初出发至满洲）的兵力，分兵两路向俄国东西伯利亚地区发起进攻。一路从鄂霍次克海登陆，并以海港小城鄂霍次克为基地，几乎是沿着中俄边界，一路向北向西，凶猛推进；另一路则从堪察加半岛登陆，意图控制战略要地堪察加半岛，同时控制白令海峡，一可威胁美国阿拉斯加州，同时也可以封锁北冰洋，防止苏俄海军从北冰洋南下。
不得不说，日本选中了一个出兵的好时机，日本出兵指示苏俄的情况是：在日本出兵前后只有42万正规部队，而且都在欧洲方向作战。在远东只有非正规军２万左右。尤其值得注意的是：在日本出兵时，苏俄在远东最温暖跟肥沃的土地，都在前两年的中俄战争中被中国收回或占领，加上中亚跟中西比利亚地区，李汉前几年摆下的阿穆尔军区、阿拉木图军区直指苏俄软腹。同时，又有伊上军区、蒙古军区阻挡了苏俄军队东进。所以苏俄在日军侵入开始乃至中期，是无力、也不能对远东进行支援的。
因为中国只同意向日本部门开放部分西伯利亚大铁路的运输，只同意为日本运送物资，拒绝日本运兵的要求，而且，日本所运输的物资不但全程要受到中方的检阅，还要缴纳一笔不菲的过路费。这令日本方面十分恼怒，但是有鉴于东北军区近四十万虎贲在侧，加上如果不靠西伯利亚大铁路运送物资，仅依靠陆路运输至少需要多出二十多天的运输周期。最终日本国内做出了妥协，默许了向中国支付部分过路费，以保证本国物资能够源源不断的运送往东西伯利亚地区。
出兵之初，日本人的进展迅速，当时整个苏俄在东西伯利亚的守备部队总计七千多人，但指挥不统一，配合不力，加之装备太差，丝毫无法抵挡日本的进攻。九月一月日本轻易地占领东西伯利亚大片沃土，缴获不少枪支弹药和作战物资。其中有战马700余匹，火炮3０余门，步枪、手枪９００余支，机枪２０余挺，各种炮弹子弹1万余发，作战舰只1０余艘，军用地图几万张。日军就是用这些枪支弹药补充了部队，用缴获的战马快速偷袭东西伯利亚几座人口超过五千的苏俄城镇，并于十月初占领勒拿河流域。
另一路日军第七师９月８日占领彼得罗巴普洛夫斯克。继之，日军从东、西、南三个方面进攻堪察加半岛。９月2９日日军占领了科尔夫和吉日加德内。10月1２日日军几路在阿纳德尔河上游的马尔科沃附近会合。至此，勒拿河以东的全部苏俄领土全部被日本所占领。
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