一九四五年八月十日，星期天，新疆省主席吳忠信沒有休息，他憂心忡忡地枯坐在省政府大樓的辦公室裡。昨天日本投降的消息傳到新疆，並未給這位國府元老級人物來來多少快慰，相反，已經歷時九個月的伊寧事件愈演愈烈，令這位已經六十一歲的老人心急如焚。昨日北疆阿山區守軍師長宛凌雲和阿山區專員高伯玉聯名致電省府，言伊寧方軍隊圍攻阿山首府承化，情勢危急，請求派遣飛機轟炸。
在過去的幾個月裡，北疆形勢迅速惡化，額敏失守後，阿山難保早在吳忠信的意料之中，半月前吳忠信連續幾次電請中央「緊急處置」，加強新疆車運空運力量，但中央並無任何動作。眼下不僅僅是一個阿山危急，更重要的是迪化西部，伊寧武裝步步緊逼，戰火已經蔓延到獨山子油廠，迪化近郊也已經出現伊寧方的遊擊武裝，而國軍在疆兵力空虛，招架不暇。昨日阿山急電送抵後，吳忠信不勝憂慮，卻束手無策，只能電告日本投降這個消息給阿山，以激勵軍民抵抗的信心。今天一大早，阿山急電頻傳，言「匪以迫擊炮向市街射擊六十餘發，民眾受傷者二十餘，炸死者二十餘人，現匪仍以炮及機槍攻我陣地，雙方戰鬥激烈，軍民均盼來飛機轟炸，以安人心。」
吳忠信看完電文，默然放在一旁。接下來的另外一份電報讓他更是大吃一驚。這份電報是從新疆警備司令部轉來的昨日電文，據阿克蘇和庫車國軍守軍報告，「八月十日早十時，匪百餘進攻黑鷹山中口子及西口子我軍，並將黑鷹山巴扎佔去」，吳忠信不用察看地圖，也知道黑鷹山的重要性，這裡緊傍通向庫車的公路，距離庫車僅二百華裡，距離拜城一百二十華裡，是伊犁河谷通向南疆重要孔道鐵力買提達坂的前哨，從這裡可以直接威脅迪化通向喀什的公路，換句話說，對方若以此為基地，出擊庫車、拜城和阿克蘇，就可以將南北疆一切為二。吳忠信在這天他的日記中，不無憂慮地寫下：「匪企圖阻斷達坂之通行及擾亂後方與庫車、拜城，我人應特加注意也。」
吳忠信的擔心是正確的，自一九四四年年底伊寧事件爆發後，在伊寧的東土耳其共和國臨時政府就決定將戰火傳遍全疆。在南疆喀什附近的蒲犁和烏恰，一些激進分子從蘇聯潛入新疆境內，成立了南疆革命指揮部，背靠蘇聯正在向喀什發展。為了配合南疆的「革命」運動，臨時政府派遣了部分遊擊隊南出天山。在一九四四年年底，鞏哈、特克斯等縣的國府各縣機關工作人員冒著嚴寒翻越冰達坂向南疆撤退，這些軍民在撤到焉耆西北巴音布魯克警察所時，這個只有八名警員的警察所迫於形勢，被迫跟隨大隊撤退到焉耆。追蹤而來的三區民族軍順利佔領了巴音布魯克，並擊退了反攻的國軍部隊。一九四五年初春，當地蒙古王府福晉烏靜彬組織了一個三百人的蒙古自衛隊，試圖奪回巴音布魯克，但是這個自衛隊剛與民族軍遭遇，就幾乎全部繳械投降。到六月，民族軍一個團出巴輪臺，威脅託克遜。這個舉動的意圖很明顯，佔領了巴輪臺和託克遜，就將南北疆分割開。然而這個計劃未能實現，焉耆這個要害之地，國軍早就派遣了預七師的一個團駐守，一九四五年六月底，該團主動出擊進行清剿，與民族軍激戰六次，民族軍被迫退去。
一九四五年七月，三區臨時政府在蘇聯軍事顧問團（團長為蘇軍中將科茲洛夫）的協助下重新制定了軍事計劃，這個龐大的軍事計劃分為三個部分，北路奪取阿山，中路向迪化挺進，南路則指向阿克蘇。重新選定南路進攻的重點為阿克蘇是比較符合當時實際情況的，因為日前在焉耆附近遭到的軍事失利證明這裡守軍力量雄厚，而庫車不但有國軍新騎二師第四團駐守，且漢人較多，城池堅固，易守難攻。但阿克蘇就不同了，這裡北面隔冰達坂與伊犁河谷的昭蘇相望，當地人大多為少數民族，思想上傾向三區，而守軍僅有國軍新騎二師第五團區區六百人，加上警察局的警員也不過八百人。這個騎兵第五團前身是駐紮在和田的省軍騎兵第四十六團，裝備訓練都遠不如焉耆的預七師部隊。
早在一九四五年六月，民族軍在焉耆方向出擊的同時，也在阿克蘇北部展開了一個攻勢。六月十六日，民族軍自昭蘇、特克斯和鞏留出發，總兵力有四千五百人，馬匹一千五百餘，步槍一千七百多支，並配備有十六門迫擊炮和輕重機槍六十八挺，在黑鷹山又得到手持大頭棒的當地武裝支援，於六月二十六日開始進攻鐵列買提達坂。鐵力買提達坂為伊犁河谷入南疆之重要天險，國軍新騎二師第四團有一個排的兵力駐守此地，因寡不敵眾全軍覆沒，鐵力買提達坂失守。七月上旬，新騎二師第四團在團長馬德鴻的親自率領下，經克利西和松樹達坂兩路夾擊，一舉收復了鐵力買提達坂。八月三日，休整後的民族軍再度攻擊，雙方在鐵力買提達坂激戰到八日，國軍不支被迫退守拜城河色爾一帶。八月十日，民族軍在庫魯巴江帶領下佔領了拜城北部的黑鷹山草原，鐵力買提再次失陷。
民族軍佔領鐵力買提達坂後，焉耆方向的民族軍部分部隊在蘇軍顧問納斯洛夫的帶領下前來支援。一九四五年八月十四日，兩路民族軍開始大舉向拜城進攻，拜城為庫車與阿克蘇之間交通中心點，一旦被民族軍佔領，則南疆往來隨即中斷。新疆國軍有心堅守，但拜城連城池都沒有，幾無可守之工事。雙方激戰一夜，在早晨八點許，民族軍突入拜城城區，拜城失陷。也就是在這一天，民族軍在北疆阿山承化也發動了猛烈攻勢，承化國軍急切中向省府告急：「承危，糧、彈絕，速援，飛機！飛機！飛機！飛機！飛機！飛機！……」南疆北疆同日告急，而捉肘見襟的新疆警備司令部卻一籌莫展，只得連續催促從河西走廊趕來的騎5軍儘快趕到新疆。
拜城失守，阿克蘇側翼全部暴露在民族軍面前。正在準備慶祝抗戰勝利的阿克蘇軍民震驚之餘，隨即開始了備戰。阿克蘇的守軍只有新騎二師的第五團六百餘人，兵力極度空虛。八月十九日，民族軍自拜城向溫宿北克孜勒布拉克和破城子的國軍騎兵第5團守軍發起進攻，騎5團嚴令死守，並派遣機槍連在李學均連長帶領下增援克孜勒布拉克。在外圍激戰的同時，阿克蘇全城戰備，阿克蘇縣政府策劃成立了自衛團，縣長林某自任團長，自衛隊分為兩個中隊，第一中隊全為縣府公務人員，第二中隊全部由阿克蘇商戶民眾組成。同時縣政府和阿克蘇警備司令部聯合發出公告，要求全城民眾，除老弱病殘外，其餘人員必須全部參加自衛團。拜城失守後，拜城縣政府各機關公務員先後撤退到阿克蘇，更激發城內百姓拼命死守的決心。八月十九日外圍戰打響時，阿克蘇各城門除保留西門交通外，其餘城門全部用泥沙封堵。同時阿克蘇城郭四周的守城工事也日夜加緊修築，各鄉民眾遵奉政府要求，及時將柴草米麵等軍需物資送進城內。全城軍民束衣枕戈，嚴陣以待。
民族軍佔領拜城後並未停留，按照原來的計劃，以阿巴索夫為首的民族軍部隊繼續向阿克蘇方向發展，先期目標是奪取木扎爾特達阪南部的庫爾幹，打通從昭蘇直通阿克蘇的通道。而前來支援阿巴索夫進攻拜城的納斯洛夫部仍然返回焉耆，牽制焉耆、庫車一帶的國軍，使其不能增援阿克蘇方向。八月二十日，民族軍將破城子北冰達坂騎五團守軍一個連包圍，該團第二連從札木臺馳援，在鹽山口與民族軍陡然遭遇，這處民族軍部隊是由蘇皮阿洪為團長，阿不都克裡木·阿巴索夫為政委的民族軍遊擊隊，其主力為蘇皮阿洪指揮的民族軍主力部隊特克斯騎兵第二團，這個部隊原來跟隨民族軍大部從塔城一路進攻到獨山子，六月中旬奉命返回伊寧開赴南疆。為了使這次進軍南疆的軍事計劃順利開展，三區臨時政府特地任命臨時政府內務部長、三區民族軍政治部主任阿巴索夫隨隊行動。這支部隊在七月中旬，準備翻越木扎爾特達坂經過夏特古道直趨阿克蘇，但由於冰達坂南端被國軍守軍控制，他們只得從昭蘇向東，沿科克蘇從阿克布拉克達坂南下，先行佔領了黑鷹山後，開始向冰達坂南端迂迴，在鹽山口、庫爾幹一帶與增援冰達坂的國軍狹路相逢。
民族軍部隊的實際指揮員阿不都克裡木·阿巴索夫是三區政府的著名人物，伊寧暴動的直接領導者，東土耳其斯坦共和國臨時政府成立後，他擔任臨時政府內務部長，一九四五年四月八日三區民族軍成立時，他被任命為民族軍政治部主任，新疆和談後，阿巴索夫與阿合買提江、伊斯哈克伯克一起成為三區政府的領袖，一九四九年應毛澤東邀請赴北平參加政治協商會議時於蘇聯伊爾庫茨克飛機失事去世。一九四五年夏天的阿巴索夫正當英年，對於臨時政府任命他帶領部隊進攻阿克蘇充滿信心，因為阿克蘇也是阿巴索夫的故鄉（阿不都克裡木·阿巴索夫出生在今塔吉克斯坦，後隨家庭移居新疆阿圖什，幼年家庭移居伊寧，繼而又搬遷到阿克蘇區的烏什，阿巴索夫少年時代是在烏什渡過的）。出發前，阿巴索夫在眾多朋友和親友的歡送下踏上徵途，他堅定地對朋友們表示：「我們一定健康而去，健康而歸，勝利屬於我們！我們必定會徹底消滅敵人，早日凱旋！」
八月二十一日，蘇皮阿洪和阿巴索夫指揮民族軍進攻庫爾幹，國軍則從阿克蘇和拜城派遣援軍，試圖三面合圍，將民族軍主力消滅在庫爾幹。這時的民族軍處境艱難，兩天前國軍剛克復拜城，截斷了民族軍回返的道路，而前面庫爾幹方向通向昭蘇的關隘有國軍駐軍一個連的兵力駐守。民族軍只能有兩個選擇，要麼背水一戰，殲滅庫爾幹國軍守軍，打通夏特古道；要麼繼續西去，經烏什退入蘇聯。阿巴索夫在困難中對士兵緊急動員，身先士卒端起機槍向敵人射擊，雙方在此激戰競日，八月二十六日守軍被迫撤退，民族軍在此役繳獲輕重機槍十七挺，步槍一百七十支，手槍二十支，子彈近十萬發。由於鹽山口戰鬥失利，守衛冰達坂的國軍部隊被迫放棄冰達坂撤退到阿克蘇，民族軍迂迴到冰達坂後方奪取此天險的計劃取得了成功。佔領了冰達坂，意味著從昭蘇經木扎爾特達坂通向溫宿的夏特古道被民族軍全部佔領，民族軍擁有了一條從伊犁河谷直通 阿克蘇的最快捷的道路。因此，儘管八月十九日，庫車的國軍騎四團出動出擊，重新收復了拜城，也沒有阻擋住民族軍進攻阿克蘇。
鹽山口、破城子、冰達坂等阿克蘇外圍戰鬥失利的消息傳到阿克蘇城內，一些民眾產生了憂慮心理。阿克蘇區督察專員喬根電請省府主席吳忠信，請求允許將阿克蘇公務員家眷先行撤往喀什。這種行為在民眾中間產生了不良影響，為了振奮民心，騎五團團長趙漢奇當即電請省府和新疆警備司令部，毛遂自薦請求任命他為阿克蘇代理專員併兼任阿克蘇保安司令。
三十一歲的騎五團團長趙漢奇是山西寧武人，一九三零年新疆師範畢業，一九三二年五月任哈密第三路剿匪指揮部少尉秘書，一九三三年九月任衛士隊少尉班長，一九三四年升任中尉班長，一九三五年七月任新疆省軍教導團一營二連上尉連長，一九三六年調任第五連連長，一九三七年二月任省軍特科大隊少校大隊附，同年十月調督辦副官處任少校副官，一九三八年二月調航空隊任少校股長，同年十月考入新疆陸軍軍官學校第四期騎兵科，一九四一年十二月畢業，任省軍第二十一團第三連少校連長，一九四二年十二月調騎兵第十團任少校參謀長，一九四三年六月升任中校參謀長，一九四四年調新編騎兵第二師任第五團中校副團長，一九四五年五月任該團中校團長兼阿克蘇、烏什、溫宿指揮官。吳忠信權衡利弊後，最終任命他兼任阿克蘇區行政督察專員及區保安司令。趙漢奇取代喬根後，馬上把阿克蘇自衛團接管過來，兩個中隊與騎五團一同守城，從此阿克蘇政令統一，對此後兩個多月的保衛戰影響至深。
八月三十日，民族軍一千多人，從克孜勒布拉克和克洛峽出發，向溫宿、阿克蘇挺進。九月二日，民族軍在札木臺組織當地群眾進行軍事訓練，臨時政府為了擴大戰果，又從特克斯派遣來一個約四百人的騎兵營。
九月二日下午六點，民族軍特克斯騎兵營突然向拜城發起進攻，經過通宵激戰，再次擊敗國軍守軍佔領了拜城。九月三日，溫宿城郊槍聲四起，民族軍開始了試探性偵察軍事行動。
接下來的幾天裡，新疆省府和警備司令部得到的壞消息接踵而來，先是九月四日得知南疆邊陲蒲犁失陷，繼而在九月五日又得阿山急電，言阿山危在旦夕。吳忠信在九月五日的日記中沉痛地抄錄了阿山守將宛凌雲和高伯玉的最後一電，內中稱：「……（承化）最大限度能支持三日。職部等只有準備犧牲而已。粒彈能否在有補給，祈鈞座斟酌，職等再不請求矣。鈞座等及委座對阿山有何援助，均已緩不濟急，阿山今後再無情況可報，此系最後一電……大好河山善自扶持，無限前途努力爭取，夫復何言，灑淚電陳，不盡欲言……」
阿山局勢的危急早在吳忠信的意料中，此刻最緊迫的是在迪化西部的烏蘇、精河方向。當民族軍大舉進攻承化時，中路民族軍主力由民族軍總指揮鮑裡諾夫指揮，集中優勢兵力對國軍固守的烏蘇、精河據點發起猛烈攻擊。在烏蘇，民族軍集中了十餘門火炮，在蘇聯飛機的火力支援下突入烏蘇外圍，守軍新四十五師一個營在殘酷的肉搏戰中消耗迨盡。在精河，民族軍更是集中了三十餘門火炮，一輛輕型坦克和數量裝甲車，由蘇軍飛機掩護逐步清除精河外圍國軍各防禦要點。國軍在精河方向的總指揮、新四十五師師長郭岐無法堅持，只得率部突出重圍，向瑪納斯河以東撤退，在撤退途中，國軍部隊被民族軍分割圍殲，郭岐被俘，新四十五師傷亡慘重，僅有一個團順利抵達瑪納斯河。
民族軍九月初的大規模進攻，與中蘇友好條約的籤訂大有干係。該條約籤訂後，中國承認了外蒙古現狀，以此為條件，要求在蘇聯政府斡旋下和平解決新疆局勢。此消息傳到伊寧，伊寧的臨時政府內產生了意見分歧。以阿合買提江為首的激進思想者同意在國家統一、民族團結的前提下在新疆實行自治以實現和平，而以艾列汗.吐烈為首的極端民族分裂主義者堅持繼續「革命」，以軍事進攻達成既成事實，強行實現獨立。為了實現這一主張，把持了臨時政府高層權利的艾列汗吐烈一方面在伊寧召開會議，決定將東土耳其斯坦共和國臨時政府的「臨時」兩字去掉，並親自前去蘇聯駐伊寧領事館通報所謂「臨時政府」的最後決議；另一方面，艾列汗.吐烈以民族軍大元帥總司令的名義命令各路民族軍加緊進攻，擴大「戰果」。
一九四五年九月六日，攻克拜城的民族軍特克斯騎兵營趕到庫爾幹與阿巴索夫的部隊會合，民族軍部隊兵分四路開始向溫宿、阿克蘇挺進。於上午十點半左右突入溫宿市區。溫宿為阿克蘇屏障，距離阿克蘇只有九華裡，阿克蘇守軍騎五團在此駐紮一個連的兵力防守。民族軍突進溫宿城區後，首先佔領了縣政府並包圍了縣警察局。溫宿縣府各機關在駐軍掩護下，撤離了溫宿退入阿克蘇。國軍守軍經過半天的激烈巷戰，漸漸不支，到中午十一時許放棄溫宿撤入阿克蘇城內。被圍困在警察局內的警察全部被俘，民族軍繳獲槍枝五十餘支，並起獲國軍囤積在此的大批軍糧。這批軍糧一部分用做阿克蘇方面的民族軍糧草，另有相當一部分被運往伊犁。佔領溫宿後，民族軍在阿克蘇城郊四處發動百姓，當地擁護三區政府的民眾五千餘人聚集溫宿，舉行了示威遊行。當日下午，民族軍留守少部分武裝駐守溫宿，主力直逼阿克蘇。
在溫宿激戰時期，阿克蘇的防守力量並不雄厚，騎五團經過經月戰鬥，全團集中在阿克蘇城內的官兵不過六百多人，阿克蘇自衛隊兩個中隊加上警員也只有區區三百多人。在阿克蘇還有一個戰前組建的補充一團一個臨時壯丁隊，也不過六十人而已。日前阿克蘇保安司令、騎五團團長趙漢奇急令烏什邊卡大隊抽調精幹部隊回援阿克蘇，這個有百餘人的小部隊經過日夜兼程行軍，終於在九月六日凌晨趕到阿克蘇。儘管如此，城內能夠參加戰鬥的人員也只有千餘人。
阿克蘇，是新疆維吾爾族聚居地，當地民眾組成中，維吾爾族人達到近百分之九十的比例。在伊寧事件爆發後，阿克蘇民眾間也有一些傾向三區的組織出現，一九四五年初，阿克蘇一些思想激進者醞釀成立了一個革命組織（星火社）。這個組織積極與伊犁方取得聯繫，同時在阿克蘇駐軍和公務員中發展成員，該組織先後策反了騎五團獸醫官和一個排長。但到一九四五年春天，當這個組織爭取溫宿縣一個維吾爾族公務員時，被該公務員檢舉，因而整個組織暴露，組織成員幾乎全部被阿克蘇保安司令部和警察抓獲。這些被抓捕的人員中不但有當時維吾爾族著名詩人、文學家，時任阿克蘇日報編輯的黎·穆塔裡甫，還有三區民族軍政治部主任阿不都克裡木·阿巴索夫的弟弟斯依提.阿巴索夫。這個組織被破壞，使得阿克蘇城內缺乏配合，而留在城內的軍民基本都與守軍同心同德，這也是後來阿克蘇能堅守下來的原因之一。
九月六日，趙漢奇、喬根以阿克蘇專員和保安司令的名義給民族軍帶去了一封信，信中稱：「……你們受了欺騙，走上了錯誤的道路，希望你們能幡然醒悟……」，這封信傳遞到阿巴索夫手中後，阿巴索夫針鋒相對地回復，正告阿克蘇守軍放下武器投降。阿巴索夫以前在伊犁區專署任譯員時，與時在伊犁工作的喬根相識。在回信中，阿巴索夫還沒有忘記問候喬根的夫人和孩子們。回信帶回阿克蘇，喬根大驚，遂有電請吳忠信允許將家眷遷往喀什之舉。雖然遠在迪化的吳忠信同意了他的請求，但這時的阿克蘇已經被民族軍圍的水洩不通。
騎五團在阿克蘇的防禦工事主要憑藉阿克蘇堅固的城牆。在前期戰備中，守軍將城垣外圍房舍清理一空，沿城牆向外構築了六道塹壕。在阿克蘇城牆上，廣布拒馬、吊鬥，每隔一定距離安置一口油鍋夜間用做夜間照明。九月七日，民族軍以三千餘人將阿克蘇團團圍困。次日集中迫擊炮猛烈炮擊城內，炮擊整整持續了一天。在炮擊的同時，民族軍對阿克蘇城郭外圍各防禦據點發起進攻，其攻擊路線一路直指阿克蘇城東北的卡坡，另一路則在城東南佯攻。當日晚，民族軍在佔領卡坡後，架長梯向阿克蘇城垣多路發起進攻，守軍駐守在南城牆的部分士兵驚慌失措，逃離城牆，致使部分民族軍士兵衝上城牆。危機之中，騎五團團長趙漢奇令副團長房慶安帶領預備隊反衝鋒，經過激戰，方將衝上城牆的民族軍擊退。激戰中，守軍將逃離崗位的守軍排長押至前線，用鍘刀斬頭處決，這種極端手段威懾了守軍官兵，眾人奮力拼搏，終將進攻的民族軍擊退。
也就是在這天夜晚，民族軍對阿克蘇發動猛烈攻勢時，阿克蘇城內「彈流如雨」，「（城牆）外面的槍聲象爆竹一樣，子彈從頭上掠過，正是戰事最激烈的時候」，阿克蘇警察局第二科眾多警員奉命來到監獄，在警察局長吳紹斌、監獄長關維路、阿卜都拉.沙德克的指揮下，在監獄內挖掘了一個大坑，然後將監獄中自五月份以來在阿克蘇各地捕獲的親三區政權人犯共計十六人逐個提出砍殺。這僅僅是第一次屠獄，在六天後，阿克蘇戰事稍緩，民族軍被第一次擊退的時候，由趙漢奇、吳紹斌親自指揮，又從監獄中提出人犯十二人，由趙漢奇的副官逐一槍決，然後將屍體丟出城外。前一次屠殺的犯人中有民族軍攻擊阿克蘇的總指揮阿巴索夫的弟弟斯依提.阿巴索夫，後一次被屠殺者中則有著名的維吾爾詩人黎.穆塔裡甫。整個伊寧事件期間，新疆各地民族仇殺屢見史料，就在阿克蘇被圍前夕，八月二十一日的庫爾幹戰鬥後，民族軍捕獲了約一百五十名國軍官兵，這些放下武器的士兵中有五十多人是少數民族出身，民族軍將這些士兵交給政治部審查，剩下的近百名漢族士兵則全部被當場屠殺。各民族之間本應和平相處，而到此時相互以肉體消滅為快意之事，實在是那個時代的一大悲哀。
九月八日晚民族軍第一次犀利攻城失敗後，正如曹劌論戰中所說：「一鼓作氣，再而衰，三而竭」。民族軍本來後勤線就較長，自伊犁河谷通向阿克蘇，無論是翻越木扎爾特達坂還是經特克斯鐵列買提達坂，不但路途遙遠且山高路險。民族軍補給不濟，因此只能在白天撤回溫宿休整，每到傍晚便開始徹夜攻擊。而阿克蘇守軍也如法炮製，白天以少數兵力留守城頭監視敵情，其他人員在城內休息，每到夜晚點亮油燈，與民族軍隔牆叫罵對射。戰事僵持到九月十二日，守軍指揮官趙漢奇團長經過多日觀察，斷定民族軍彈藥嚴重不足，正在等待援軍和補給的到來。因此他決定與其等待對方援軍抵達，不如出城拼死一博，這個想法得到了騎五團副團長房慶安的支持。當日晚，房慶安率領官兵二百餘人墜城而下，借著夜色兵分兩路突然對民族軍陣地發起突襲。房慶安的攻擊目標是民族軍設在東卡坡高地的指揮所，守軍出城攻擊部隊兵分兩路，從兩翼包抄，然後進行中間穿插。
這次攻擊非常突然，完全出乎民族軍的意料，兩軍在東卡坡交戰達七個小時，到九月十三日清晨，人數雖然佔據優勢的民族軍因彈藥不足，被迫向溫宿方向撤退。此時趙漢奇帶領守軍預備隊騎兵第三連出唯一一個未封堵的城門——西門，與房慶安部會合，迅猛向溫宿追擊。九月十四日，在溫宿的民族軍立足未穩，無法抵擋國軍凌厲的進攻，遂放棄溫宿退回克洛峽一帶。此戰歷時兩天，守軍共擊斃民族軍「近三百人，獲炮三門，槍枝馬匹甚多……溫宿各機關照常恢復工作」
阿克蘇九月六日被圍時，正是新疆局勢最危急的時刻，九月六日晚，第八戰區司令長官行轅在迪化召開軍事會議，與會者對當前局勢均表示悲觀，有人甚至建議吳忠信專程赴重慶設法挽回頹勢。會議後，朱紹良對吳忠信說「中央無一兵一彈增援新疆，至萬不得已時，惟有一死以報國人」，吳忠信也十分沮喪，他安慰朱紹良也是安慰自己說：「我等亦應以我不入地獄，誰入地獄之精神，擔負此艱巨任務，相信我等今日之努力，千百年後亦不致為人遺忘也」。新疆軍政長官都對新疆局勢持如此看法，迪化百姓又堪何為？自九月初，迪化百姓人心惶惶，飛機場終日人流穿息不絕，省府各機關家眷或乘車或乘飛機紛紛撤往內地甘肅。連美國人設置在新疆的氣象站都在計劃著撤退事宜。九月八日清晨，正是阿克蘇城內遭到民族軍猛烈炮擊的時候，蘇聯駐迪化總領事葉塞夫在迪化新大樓拜訪吳忠信，吳忠信竟手執其手曰：「中華民國事即蘇聯事，蘇聯事亦即中華民國事，餘新疆省主席之事，即貴領事之事，貴領事之事，亦即餘之事」。情急之中，竟然與虎謀皮，吳忠信這個老人家也是忙不擇路而為之。到九月十日，青馬主力騎五軍之騎一師一部已經開抵迪化，騎五軍軍長馬呈祥與國軍在疆另一回族將領楊德亮攜手拜訪迪化各清真寺，對穩定民心起到了很大作用。到九月十三日，阿克蘇擊退民族軍攻勢的消息傳到迪化，迪化人心為之一振。長舒了一口氣的吳忠信在自己的日記中不無讚賞地寫道：「趙鎮靜指揮，堅忍守御，獨撐艱局，勳勞卓著，……倘使新疆各地官兵，均能如趙團長之英勇，則區區匪徒將不足為患矣」。
九月十三日，就在阿克蘇獨力擊退民族軍部隊的當天中午，國府全權處理新疆事宜的「欽差大臣」張治中帶著大批隨員抵達迪化。此前蘇聯領事館通知國府言「新疆暴民代表」前來蘇領事館，表示願意在蘇聯斡旋下與國府進行和平談判。張治中赴新的主要任務就是與三區臨時政府進行和談。但是，同樣是和談，在伊寧方仍然有很大的分歧，經過蘇聯方面「說服」，以艾列汗.吐列為首的臨時政府高層雖然同意了參加和談，但要求以「東土耳其斯坦共和國」對等的獨立身份與中華民國政府進行談判。為了達到這個目的，臨時政府在取得了阿山、烏蘇、精河等勝利後，十分渴望能在阿克蘇取得再一次勝利，以打通與南疆喀什方向民族軍的聯繫，達到佔領等多地域的目的。為此，臨時政府派遣了民族軍高級將領伊斯哈克伯克帶領部分民族軍官兵前去蒲犁協調喀什方向的軍事行動，同時又向阿克蘇方向阿巴索夫指揮的部隊增援了兩個騎兵團和大批物資。阿克蘇守軍在九月十六日就偵得民族軍的行動，當焉耆方向民族軍納斯洛夫部隊與阿巴索夫部隊在克洛峽會合後，趙漢奇向省警備總司令部報告說：「匪後續部隊續到二百餘名，均系俄人。伊犁偽主席艾力汗已率大隊由冰達坂向南移動」趙漢奇的情報並不十分準確，納斯洛夫指揮的部隊多為俄國人，但艾列汗.吐列並非「親徵「阿克蘇，不過根據後來的情報，艾力汗吐列的兒子的確在此時率部隊抵達克洛峽與阿巴索夫會合。
九月十七日，蘇聯駐華大使彼得洛夫通知中國政府，言據蘇聯駐伊犁領事館轉報蘇聯政府稱，有回民數人，自稱新疆暴動之人民代表，向該領事聲請並暗示希望俄人出面為中間人，擔任調節與中國當局所發生的衝突……」，也就是在這一天，南疆喀什駐軍新騎一師電報告急，稱民族軍正在向喀什挺進，喀什危在旦夕，兩天後，新騎一師騎兵第二團在團長姜順福帶領下，在英吉沙西南的蘇蓋提和衣格子牙與民族軍兩個騎兵團激戰，戰鬥中民族軍陣亡騎兵團長一人，而騎二團團長姜順福也在此戰陣亡。很明顯，民族軍的意圖是繞過喀什，從英吉沙向阿克蘇挺進。
九月二十一日，伊犁臨時政府派出的援軍——蘇皮騎兵團和蒙古騎兵團共約一千五百人，翻越木扎爾特達坂來到克洛峽與阿巴索夫會合。這時聚集在克洛峽一帶的民族軍共約四千人，配備了一個炮兵連八門「八二」迫擊炮，於九月二十二日再度兵分兩路向溫宿、阿克蘇襲來。
民族軍二度攻擊阿克蘇，仍以阿巴索夫為總指揮，前後抵達阿克蘇城外的三區臨時政府軍事指揮人員還有哈斯木江、阿舒爾汗、玉山卡力和加等人。九月二十二日晚，溫宿被兩路民族軍部隊夾擊，國軍守軍與民族軍激戰數小時，因火力懸殊，大部分被殲滅，少數撤回阿克蘇城內。民族軍攻克溫宿後並未停留，旋即大軍直指阿克蘇。至九月二十三日凌晨四點，再次將阿克蘇團團圍困。
九月二十三日，民族軍集中炮火轟擊阿克蘇城內，二十三日白晝城內落彈三百餘發。二十四日，民族軍繼續進行火力準備，發射炮彈六百餘發，阿克蘇城內火光沖天，百姓哭聲四起。守軍騎五團派遣軍警安撫居民，保持鎮靜，同時加強城垣巡防，嚴陣以待。當日上午八點，民族軍以主力部隊進攻阿克蘇北門，同時佯攻西門和東門，攻勢之猛烈，遠較前次攻擊為甚。
阿克蘇自上次圍城戰後，迪化方面均鬆了一口氣，沒有想到，僅僅十餘日後，民族軍會立即恢復戰鬥力，捲土重來。戰況報告到新疆省警備總司令部和新疆省府，吳忠信萬分擔憂，「（現）迪化人心較安，惟匪攻阿克蘇甚急，恐難久守」。一個月前赴迪化參加省參議會的南疆各區十餘名議員，在八月八日路過拜城，四天後拜城即落入民族軍手中，現在會議早已結束，在阿克蘇第一次解圍後，這些議員本來計劃乘車返回南疆，此番阿克蘇再次危急，這些議員只得搭乘新疆供應局的汽車先到焉耆，然後再分道各返原籍；喀什、和田、莎車等地議員被迫自焉耆取道庫爾勒、若羌、切末，繞行塔克拉馬乾大沙漠的東緣返回故土。九月二十九日吳忠信為這些議員送行時，議員們「均送至車旁，頗有依依惜別之意」。
民族軍此次攻擊中也改變了戰術，前次圍攻，一般夜晚全面攻擊，白日休息，此度進攻，則部分白天黑夜，日夜攻擊不停。九月二十四日晚，民族軍集中力量猛攻阿克蘇城垣西北角，一度突破了守軍防守登上城頭。守軍急調預備隊反擊，激戰中，騎五團副團長房慶安被手榴彈炸傷，反擊官兵也有二十多人傷亡，卒將突入城內的民族軍殲滅。九月二十五日，民族軍又增加兵力二千多人，整日猛攻，城內一日間落彈六百餘發，同時城外民族軍在阿克蘇東北角高築炮臺，居高臨下轟擊城垣上守軍。九月二十六日，民族軍東西兩面同時發起總攻，千餘民族軍士兵手挽雲梯在西門附近爬城而上。激戰中，民族軍指揮阿巴索夫和哈斯木江親臨火線鼓舞士氣，並多次向城內守軍喊話勸其投降，而城內守軍針鋒相對，也在戰鬥間隙向對方喊話勸降。為了鼓舞城內守軍士氣，城內漢族居民自發組織了歌舞團，在城內用民族樂器演奏民族樂曲，以激勵守軍士兵鬥志。
九月二十九日黃昏，民族軍以猛烈炮火掩護，在城東和城北再築炮臺，於南門架設長梯登城。守軍在南城門為騎五團洪亞東連，以衝鋒鎗、手榴彈猛烈還擊。雙方在城垣展開激烈戰鬥，民族軍登城人員被守軍掀落城外，而後續沿梯而上的人蜂擁而至，波浪般衝擊而來。到入夜時分，民族軍有十多人終於衝上城頭，這些突擊隊員背負手榴彈手持衝鋒鎗，登上城頭後即與守軍展開殘酷的肉搏戰。守軍連長洪亞東帶領全連數十人，奮不顧身，與之肉搏，終於將登上城頭的突擊隊員全部擊斃，在這次血戰中，連長洪亞東以下數十名守軍官兵陣亡。
在南門血戰時期，民族軍在東門和北門等處也同時發動了猛烈攻勢，在北門，民族軍集中力量猛撲，不顧傷亡地往來運送柴薪堆積城門處，一度將北城門焚毀，幸而北門早已被守軍用泥沙封堵，否則後果不堪設想。九月二十九日夜的戰鬥無疑是阿克蘇守城戰中戰鬥最激烈的一夜，當晚，阿克蘇全城男子，除老弱殘廢者外，所有人都分發了武器登城作戰，城內婦女兒童也自發挖掘防空洞躲避槍彈。經過一夜激戰，雙方均傷亡慘重，至凌晨，民族軍退去，阿克蘇最危險的一晚終於安全渡過。第二天，阿克蘇守將趙漢奇團長電告迪化：「……阿城保衛戰已進入最高峰，我軍以五六百之眾當貳千餘之匪，且無後援之濟，糧彈日少，傷斃兵員更無法補充，匪則由伊犁源源增加……」，吳忠信在這天的日記中擔憂地寫到：「阿城命運之危殆，可以想見。」
這天晚上的激戰，民族軍也是傾盡全力奮力一搏，在遭受了重大傷亡後民族軍被迫暫時停止了進攻，但圍城之態勢毫無改變。十月初，南疆一度被騎一師騎兵第二團擊退的民族軍再度捲土重來，再次佔領英吉沙南的衣格子牙，其試圖東向發展打通與阿克蘇民族軍之聯繫的企圖十分明顯。十月四日，騎一師騎兵第二團在喀什守將張希良指揮下再度出擊衣格子牙，擊潰民族軍部隊，擊斃蘇籍指揮官一人，匪兵百餘，嘛百餘；俘虜十二人，繳獲步槍百餘，炮彈三箱，馬二十匹，高射炮兩門，迫擊炮一門，輕重機槍四挺，英吉沙復轉危為安。阿克蘇東的焉耆方向，民族軍在九月下旬為了配合阿克蘇的攻勢，也派遣部隊襲擾，這些民族軍部隊被整合為「伊斯哈克伯克旅」，該旅除一部向巴輪臺方向出擊外，更集中主力部隊威脅焉耆。焉耆守軍國軍預備第七師第二十團在焉耆區專員左曙萍指揮下，前進到察漢烏蘇與民族軍遭遇，雙方在十月三日激戰竟日，民族軍士兵手持手榴彈縱馬突擊預七師二十團陣地，雙方六次激戰，均被國軍擊退，戰鬥中，民族軍陣亡蘇籍軍事顧問一員（有資料稱是民族軍團長）被迫退去。伊犁方在南疆發動的全面攻勢，其右翼英吉沙方向和左翼焉耆方向均遭到失敗，到十月初，只有阿克蘇方向還在堅持。
十月三日，新疆警備總司令部應阿克蘇守軍之請，派遣少將高參李敬唐親率運輸機，前來阿克蘇空投軍用物資和慰勞品。中午飛機飛抵阿克蘇上空，共空投下十多隻降落傘。這天阿克蘇正刮東南風，因為城區面積小，雖然大部分物資投到了城內，但也有五、六支落到了城外交戰雙方的間隙中。守軍和民族軍為了爭奪這些落到城外的物資，都出動了數十名士兵，距離這些物資最近的是民族軍的迫擊炮連，該連士兵為了搶奪物資，竟然置陣地於不顧，全部參加奪傘戰鬥。城內守軍見有機可乘，即由連長顏冶新率領士兵墜城而下，衝入民族軍炮兵陣地，掠獲八二迫擊炮一門，炮彈五十餘發。在這場爭奪戰中，守軍連長顏冶新陣亡，出城官兵也傷亡二十多人。守軍將繳獲的迫擊炮架設在城垣東北角，集中炮火轟擊民族軍設於東卡坡的指揮所和主力部隊陣地。民族軍遭此意外打擊和損失，銳氣頓挫。
阿克蘇城內的守軍指揮官，阿克蘇區專員兼保安司令、騎五團團長趙漢奇經過一段時間的激戰，深知自己部隊的弱點，圍城長期僵持下去，終將寡不敵眾而失敗。他依據第一次解圍時的經驗，早已下定決心一有時機即出城反擊，以絕境中求生路。十月三日的爭奪戰，讓趙漢奇看到了一線曙光，一來迪化空投來的彈藥能夠補充前期激戰的消耗，二來爭奪戰的勝利，守軍士氣高昂，三來證明民族軍軍紀渙散且彈藥短缺。趙漢奇認為據此可以一戰。
一九四五年十月六日拂曉，阿克蘇守軍僅保留騎五團機槍連守城，其餘部隊兵分兩路悄悄綴下城頭，騎五團副團長房慶安率領騎五團第五、第六連兩個連的兵力從東門附近下城，負責向東關和東卡坡上民族軍指揮所和主力陣地進攻；騎五團團長趙漢奇親自帶領五個排和團部新兵（疑為在阿克蘇內的補充二團新兵）、阿克蘇警察隊和阿克蘇區專署衛兵在北門附近下城，向城北關民族軍陣地和西北角民族軍的另一指揮所進攻。戰鬥打響後，民族軍依據地形優勢猛力抵抗，火力非常猛烈。守軍出戰官兵拼死一戰，均抱定不成功即成仁之決心，與民族軍激戰四小時，僅肉搏戰就達二十多次。鄰近中午，民族軍不支，紛紛向溫宿方向潰散。這場奇襲，共擊斃民族軍官兵百餘人，其中包括身穿蘇軍制服的校級指揮官（懷疑為蘇軍派遣到民族軍內的軍事顧問）三人，繳獲輕重機槍二挺，勃郎寧輕機槍一挺，衝鋒鎗二挺，步槍三十四支，無線電臺兩部，各種子彈兩萬餘發，並奪回了十月三日被民族軍搶去的空投彈藥兩包。而守軍出戰官兵僅陣亡軍官一人，士兵六人，傷軍官二人，士兵十多人。
十月六日，出戰的阿克蘇守軍在勝利後返回城內用膳休息後，再派出騎兵第三連向溫宿方向追擊，民族軍主動放棄溫宿，在向溫宿東北「大馬扎」（墳場）方向且戰且撤時，又遭到守軍騎兵的迂迴包抄。民族軍兩面被夾擊，此時又得到庫車國軍聞風出動正在從拜城出發趕來的消息。因而導致了民族軍全線潰退。隨後，新疆正在準備進行和談的消息傳開，民族軍也得到了伊犁方面的命令，要求部隊停止軍事行動，保持現狀，攻擊阿克蘇的民族軍主力遂經扎木臺、黑鷹山撤回伊犁。（有資料說此戰中阿巴索夫曾負重傷，不知真假）
民族軍對於阿克蘇戰鬥的失敗，後來做了總結，總結中說：「我們的革命部隊一開始解放了拜城、庫爾幹、溫宿等地後，認為自己的力量壯大了，而沒有看到以後革命的最後勝利，沒有建立起根據地。……取得了一些勝利後，大家都滿足現狀，產生了驕傲情緒，領導不統一，互相不幫助，表現了各自為政的現象。只看到獲得的小勝利，而沒看到最後大的勝利。失去了警惕性，沒有從革命的根本利益出發，把主要的對革命有重大利益的事都看成小事，把小事看成大事，沒有發覺敵人派到革命隊伍中潛伏的破壞分子，最主要的是失去了革命警惕性，沒有保守革命的秘密行動」（這段估計是講阿克蘇「革命」組織被破壞，致使缺乏內應之事）
一九四五年十月十二日，阿克蘇城圍被解後的第六天，伊犁方面和談代表於下午六點四十分抵達迪化，十月十四日，國府和談代表張治中飛抵迪化，新疆和平談判自此拉開序幕。就在張治中抵達迪化的當天，拜城之民族軍經庫車國軍進擊而撤退，南疆公路阻塞一個多月後，「至此復通矣」。十月二十一日，阿克蘇與庫車國軍兩路出擊，一舉收復克洛峽，庫車北部天山各要隘，皆被收復，南疆始定。
國軍能確保南疆，對於和平談判大為有利。新疆省主席吳忠信讚揚阿克蘇守將趙漢奇說：「最後關鍵為趙漢奇團長之忠勇用命，一成功，一成仁」，後來有評論者稱「阿克蘇當南北疆之要衝，如阿城不守，南疆可能全部變色，和談之所以成功，新疆局勢之尚未全部糜爛，阿克蘇守衛戰獲勝之結果也」。
阿克蘇解圍後，南疆只有邊陲蒲犁、莎車、葉城一帶還有民族軍活動。在阿克蘇立下赫赫戰功的騎二師騎五團於一九四五年初冬，移師鎮守莎車，民族軍忌憚該團戰力，竟放棄在莎車的軍事計劃，轉而攻擊葉城。一九四六年二月，新疆和談籤字後，國軍派遣高參李敬唐率兵收復了葉城和澤普。三區方面也召回了在蒲犁指揮軍事行動的伊斯哈克伯克。到該年七月，新疆省府改組，蒲犁民族軍退入蘇聯，動蕩經年的南疆局勢，始告完全澄清。