1939年5月27日，關東軍向蘇蒙聯軍發起了進攻，第23師團騎兵聯隊和重裝甲戰車部隊奇襲蒙古邊防軍指揮部得手，還沒等他們從勝利的喜悅中回過神來呢，蘇軍的裝甲部隊就包圍了日軍，一交手，關東軍就嚐到了蘇軍的厲害，日軍的95式戰車根本就不是蘇軍T－26坦克的對手。一會便被蘇軍坦克打得損失慘重。日軍騎兵部隊麵對蘇軍的鋼鐵巨獸束手無策，隻好絕望的揮舞著馬刀，向蘇軍發起了反擊，結果這隻騎兵聯隊被蘇軍徹底殲滅了。第23師團師團長小鬆原中將在得知戰果後，對自己的輕率出擊感到了一陣後怕，隻好喪事當成喜事辦，悄悄的咽下了這枚苦果。但是在他心裏卻並不服輸，他認為這是自己過於輕敵所造成了，所以他加緊備戰準備一雪前恥。
6月20日，日軍第23師團全軍出動，開始了他們的複仇之役。這次小鬆原中將準備的異常充分，他不但調來了一隻戰車聯隊，而且還把戰略預備隊第7師團給拉了進來。這次小鬆原的計劃是步兵主力渡河迂回包抄，戰車部隊正麵強攻。但開戰以後，戰車部隊的進攻並不順利，多次的正麵強攻都被蘇軍給頂了回來，激戰2日，蘇軍依然頑強的把守著哈拉哈河東岸的陣地。6月25日晚，日軍利用大雨的掩護和蘇軍的麻痹大意，奔襲蘇軍的重炮陣地而僥幸得手。但是在7月4日，蘇軍將偷渡過河的日軍步兵主力擊潰後，朱可夫開始騰出手來收拾正麵的日軍戰車部隊了。蘇軍以2個坦克旅為先鋒，以壓倒一切的氣勢殺入日軍的戰車群中，在廣闊的大草原上與日軍展開了撕殺。炮聲隆隆、火光衝天、煙塵彌漫，亞洲戰史上第一次大規模的坦克會戰開始了。蘇軍的T－28、T－26坦克如入無人之境，凡是擋在它們麵前的日軍戰車，都被無情的摧毀了，廣闊的戰場之上，到處都是日軍戰車的殘骸還有被燒成焦碳的日軍戰車兵的屍體。此戰之後，關東軍高層受到了極大的震動，他們認為造價昂貴的戰車不宜再用了。其實有一點他們不好意思說明，那就是用士兵組成“肉彈”攻擊更簡單也更便宜，還能充分體現出大和勇士的武士精神。
這次小鬆原的複仇之役打了不到一個月，關東軍就損兵折將近萬人，戰車、裝甲車、飛機、火炮等技術兵種損毀過半，日軍隱隱覺得蘇軍並不是想象的那麼好對付，於是他們破釜沉舟，決定動用全部的力量和全部的家底和蘇軍來一場血戰。7月23日，日軍所有火炮發出齊射，整個諾門罕戰場火光衝天，如此大規模的長時間的炮擊，尚屬日本陸軍的首次，這也預示著關東軍要砸鍋賣鐵拚老命了。戰至中午的時候，日軍已經消耗掉了半數的炮彈，不得不停下來準備轉移陣地。可是就在他們停火的時候，蘇軍反擊的炮火就打了過來，大量的炮彈發出令人恐懼的呼嘯聲，暴風驟雨般的砸在了日軍的炮兵陣地上，頓時日軍的炮兵陣地就變成了一片火海，無數的日軍炮兵被凶猛而又肆虐的彈片撕成了碎片。這場炮戰持續了三天，日軍的炮兵部隊已經毫無還手之力了，驕橫的日軍垂下了頭，炮兵徹底的退出了戰鬥。
吃了虧的日軍隻好又回到步兵“豬突衝鋒”－－即像野豬一樣不顧一切低頭猛衝的老路子上，這是關東軍慣用的戰術了。入夜後，日軍全線發起了攻擊，無數日軍步兵一起衝出了戰壕，端著上好刺刀的步槍呐喊著發起了集團衝鋒。一時之間，日軍歇斯底裏的叫喊聲響徹了整個諾門罕的夜空，令人毛骨悚然。月光下，幾萬把閃亮的刺刀明晃晃的折射出一股殺氣，一名名紅著眼睛的士兵如野獸般向蘇軍陣地殺來。可是他們的戰術再一次的失敗了，在日軍進入蘇軍的火炮射程後，蘇軍的重炮展開了猛烈的火力攔阻射擊。蘇軍前沿陣地上的輕重火力同時開火，在步炮火力的聯合絞殺下，日軍那種亡命徒式的攻擊，很快就被蘇軍撕得粉碎，5000多日軍成了蒙古草原上的亡魂。剩餘的日軍迅速後撤，重新開始組織防禦陣地。