2 июля 1939 года начались военные действия на реке Халхин-Гол.

В ночь на 3 июля ударная группа – войска генерал-майора Кобаяси – форсировали реку и после ожесточенного боя захватили на ее западном берегу гору Баян-Цаган, находящуюся в 40 км от маньчжурской границы. Сразу же после этого японцы сосредоточили здесь свои главные силы и стали чрезвычайно интенсивно строить фортификационные сооружения и возводить эшелонированную оборону – в дальнейшем планировалось, опираясь на господствовавшую над местностью гору Баян-Цаган, ударить в тыл оборонявшихся на восточном берегу реки Халхин-Гол советских войск, отрезать и в дальнейшем уничтожить их.

На восточном берегу Халхин-Гола также начались ожесточенные бои. Японцы, наступая силами двух пехотных и двух танковых полков (130 танков) против полутора тысяч красноармейцев и двух монгольских кавалерийских дивизий численностью в 3,5 тыс. конников, первоначально добились успеха. Из сложного положения обороняющиеся советские войска выручил заранее созданный Жуковым подвижный резерв, который был оперативно введен в действие, не дожидаясь подхода пехотного прикрытия (11-я танковая бригада – до 150 танков – и 8-й монгольский бронедивизион, оснащенный бронеавтомобилями БА-6 с 45-мм пушками). Вскоре их поддержала 7-я мотоброневая бригада (154 бронемашины БА-6, БА-10, ФАИ). Жуков сильно рисковал, нарушая требования боевого устава РККА. Но впоследствии Штерн признал правильность действий Жукова.

Бои шли упорнейшие. В небе над горой в отдельные моменты находилось до 300 самолетов с обеих сторон.

4 июля группировка японских войск на горе Баян-Цаган оказалась в полуокружении. К вечеру 4 июля японские войска удерживали только вершину Баян-Цагана – узкую полоску местности в пять километров длиной и два километра шириной. Для того, чтобы заставить своих солдат драться до последнего, по приказу японского командования был взорван единственный понтонный мост через Халхин-Гол.

К утру 5 июля японские войска у горы Баян-Цаган начали повальное отступление с занимаемых позиций. Были потеряны почти все танки и значительная часть артиллерии. Эти события стали известны как «Баян-Цаганское побоище».

Результатом этих боев явилось то, что в дальнейшем японские войска больше не рискнули переправляться на западный берег реки Халхин-Гол. Все дальнейшие события происходили на восточном берегу реки.

Однако японские войска продолжали оставаться на территории Монголии, и военное руководство Японии планировало новые наступательные операции. Таким образом, очаг конфликта в районе Халхин-Гола сохранялся. Обстановка диктовала необходимость восстановить государственную границу Монголии и кардинально разрешить этот пограничный конфликт. Поэтому Жуков стал планировать наступательную операцию с целью полного разгрома всей японской группировки на территории Монголии.

57-й особый корпус был развернут в 1-ю армейскую (фронтовую) группу под командованием командарма Г.М. Штерна. К месту конфликта срочно стали перебрасываться новые войска.

8 июля японская сторона ночью повела наступление крупными силами на восточном берегу Халхин-Гола и потеснила наши части. Такого рода внезапные ночные атаки японцы проводили еще несколько раз, а 11 июля им удалось захватить высоту, но в результате контратаки советских танков и пехоты они были выбиты с высоты и отброшены на исходные позиции.

С 13 по 22 июля в боевых действиях наступило затишье, которое обе стороны использовали для наращивания своих сил.

23 июля японцы после артиллерийской подготовки начали наступление на правобережный плацдарм советско-монгольских войск. Однако после двухдневных боев, понеся значительные потери, японцы вынуждены были отойти на исходные позиции. В это же время происходили интенсивные воздушные бои. С 21 по 26 июля японская сторона потеряла 67 самолетов, советская – 20.

20 августа началась контрнаступательная операция советско-монгольских войск по разгрому японских войск в районе реки Халхин-Гол. Сталин потребовал, не доводя дело до масштабной войны, стремительно разгромить японского агрессора. К 26 августа Жуков завершил полное окружение японской армии. После этого началось ее дробление отсекающими ударами и уничтожение по частям. Красная Армия в качестве трофеев захватила 100 автомашин, 30 тяжелых и 145 полевых орудий, 42 тыс. снарядов, 115 станковых и 225 ручных пулеметов, 12 тысяч винтовок и около 2 млн патронов, много другого военного имущества.

К утру 31 августа территория Монгольской Народной Республики была полностью очищена от японских войск. Японское правительство обратилось к правительству СССР с просьбой о прекращении военных действий на монгольско-маньчжурской границе. 15 сентября 1939 года было подписано соглашение между Советским Союзом, МНР и Японией о прекращении военных действий.