翰章召集军事会议，决定乘胜袭击日本侵略者经营的镜泊湖瀑布水电站工程指挥部。第二天拂晓，宁安县东京城西的镜泊湖北湖头建筑工地，枪声大作，火光闪闪，日军水电站守备队从睡梦中惊起，慌忙应战，混乱一片，丢下十几具尸体逃窜。抗日联军将日军工程事务所烧个精光，解放了大批劳工，还缴获大批粮食、被服与枪械弹药。

    1939年春，第二军五师部队与五军二师在延吉、敦化一带活动，曾在敦化大蒲柴河苇塘沟与日伪军400余人激战，缴获步枪40枝，子弹7000发。在宁安、敦化一带群众中到处传扬着这样一句话：“日本鬼子遭了殃，出门遇见陈翰章。”

    1939年7月末，抗联一路军四师、五师，根据老岭二次会议的决定，在政治委员魏拯民的主持下，在敦化汉阳沟合编为抗联第一路军第三方面军，陈翰章任方面军指挥（司令），侯国忠任副指挥（副司令），下设第十三团、十四团、十五团，共计600多人，成为当时抗联一路军中人数最多的方面军。

    1939年下半年，日本关东军发动了以消灭抗联第一路军为目的的大“围剿”。抗联部队处于极端困难的时期。这年8月下旬，魏拯民、陈翰章和侯国忠统率三方面军全部、二方面军九团、五军陶净非部等共计900多人的主力部队，运用围城打援的战术，在安图县打响了著名的大沙河战斗。陈翰章受命率军主攻，战斗定于黎明时分打响。

    大沙河是日伪修建的一个“集团部落”，四周筑有土墙，各角均设有炮台，内有伪警30多人，伪军约一个中队，日军一个小队，火力较强，防守严密。由于日军一士兵外出意外发现了设伏准备巧袭城门的抗联战士，迫使抗联进攻提前进行，变偷袭为强攻。陈翰章身先士卒，第一个冒着机枪弹雨，向城门口冲去。随着猛烈的爆炸声，土城门被炸开了一个大口子。借着浓烟的掩护，陈翰章指挥部队如虎下山扑进城去。敌人逃进建有两座炮台的警察署，凭借炮台的机枪火力作垂死挣扎。部队几次进攻失利，不少战士负伤或牺牲。陈翰章见此情景，怒睁双眼，提过一挺机枪就要上房。警卫员明基立即夺过机枪，爬上伪警察署附近的一家店铺房顶，从侧面向敌炮台实施压制射击。敢死队员趁此机会，迅速爬近敌炮台下，将一捆集束手榴弹扔进敌机枪工事内。一阵巨响后，敌人乱纷纷向外跑，均被抗联战士击倒。警察署内的敌人见炮台失守，遂向抗联战士举手投降。陈翰章攻占大沙河之后，带队急奔小沙河助战。此时，由安图开来的日军援兵已在强大火力的掩护下，攻占了小沙河山岭的有利地形。抗联第三方面军副总指挥侯国忠牺牲。就在这时，陈翰章率队赶来，大家冒着弹雨冲上山头，将敌人赶下山，毙伤敌联队长以下官兵50多名。

    大沙河连环战斗胜利后，陈翰章率军连夜向敦化寒葱岭进发。9月初，在行军中设伏歼灭蒲柴河伪军十团一个连。20天后，又在寒葱岭南坡公路旁密林中设伏，歼灭日军少将部队长松岛以下官兵80余名，击毁汽车9辆，缴获步枪100余枝。

    进入1940年后，东北形势更加严峻。陈翰章率三方面军直属部队，在镜泊湖地区坚持武装斗争。3月，部队在敦化牛心顶子遭到日伪军2000余人的包围。抗联部队苦战一天，伤亡70余人，陈翰章腿部负重伤，深夜率军突出重围。当陈翰章带领战士们奔至牛心顶子深处的几处密营时，发现后方已被日伪军破坏。三方面军服装厂留守的女战士经过激烈抵抗，全部被杀害，缝纫机及多年储存的粮食、蔬菜等被敌洗劫一空。面对严酷的现实，陈翰章召集共产党员开会，用杨靖宇司令的英雄事迹（1940年2月23日，杨靖宇壮烈殉国）教育大家。他说：“杨司令是战死了，他的死是最伟大的，全中国的老百姓都不会忘记他。我们就是战斗到最后一个人，也一定要