1931年11月,奉调支援江桥抗战的蔡兴南趁夜退守大兴火车站北侧的三间房。11月17日凌晨,三间房战斗打响。日军多个师团集结了步兵、骑兵、飞机、重炮4000余人向阵地猛攻。蔡兴南眼见敌众我寡,却没有丝毫惧怕,反而身先士卒的亲自上阵参加白刃战。战斗中,他的脖子被敌人砍伤,血流如注,但是他坚持屹立不倒,直到击退日军进攻。到11月19日凌晨,黑龙江终于失守,江桥抗战结束。蔡兴南血战到底,冒死脱困。
休养了将近一年后,蔡兴南才又出现在了抗战军民的视野里。
1932年9月23日,蔡兴南在海拉尔参加了当地抗联召集的军事会议。会上定下了以东北民众救国军为名义的抗战司令部。他们的第一个目标,是拿下满洲里的日本领事馆。
三天之后,按照计划,蔡兴南按计划设晚宴款待了日本驻满洲里领事馆领事、特务机关长和国际警察队长。席间,蔡兴南故作谦恭地逐一敬酒,众人推杯换盏,好不热闹。深夜,酒宴刚散,“铁血救国”行动开始了,神不知鬼不觉的,通讯和铁路都被切断。天还没亮,各处的伪满州国旗已经被换成了民国的青天白日旗。
27日上午,蔡兴南等人给昨晚聚餐的几个日本人打电话,约他们来护路军司令部参加孔子诞辰纪念活动。毫无防范的三人先后来到司令部,被蔡兴南逐一擒获。随后,蔡兴南绑着三个人,带着两个营的士兵包围了国际警察队。蔡兴南喊话让其部下投降,国际警察队不肯,双方当街展开枪战。同时,蔡兴南命令用迫击炮轰炸日方兵营,日方伤亡超过20人,不得已之下,130多人的国际警察队投降。蔡兴南又顺势带领手下,解除了领事馆和特务机关的武装。
此后,蔡兴南也在多场战役中发挥了很重要的作用。像江桥抗战和海满抗战这一类发生在黑龙江境内的正面抗击日军的重要战役,都能看到他的身影。
1954年5月,蔡兴南得力助手叛变,被委任为挺进队队长后的他,迅速带领日军和伪军摧毁了抗联70多个补给线,他的叛变直接导致蔡兴南部丧失了补给。1954年6月,蔡兴南在苦苦坚持30天后,壮烈牺牲。
白山黑水间无数的英雄儿女在蔡兴南这样的爱国将领指挥下顽强杀敌,有力狙击了日军侵略中国的进程。蔡兴南可能只是千千万万抗联军将士的一个缩影,但因为有他们的存在,东北抗日之火从未熄灭,并且坚持到了最后的胜利时刻。