Для обоснования своих претензий на территорию, расположенную на правом берегу Халхин-Гола, японские картографы сфабриковали подложные карты, на которых государственная граница проходила по реке – более чем на 20 километров западнее ее истинного расположения.
11 мая 1939 г. японские части напали на заставы Монгольской Народной армии восточнее р. Халхин-Гол в районе оз. Буир-Нур. Монгольские воины вынуждены были отойти к реке. Бои шли здесь десять дней, но какого-либо успеха японцам они не принесли.
Советское командование приняло срочные меры по усилению руководства войсками в районе начавшихся боевых действий. В первых числах июня туда был направлен заместитель командующего войсками Белорусского военного округа по кавалерии комдив Г. К. Жуков. Он пришел к выводу, что «теми силами, которыми располагал 57-й особый корпус в МНР, пресечь японскую военную авантюру будет невозможно…» Советское Главное командование немедленно приняло решение об усилении корпуса. Его командиром был назначен Г. К. Жуков. Вскоре на помощь советско-монгольским войскам в районе Халхин-Гола стали прибывать свежие части и подразделения. На усиление авиационной группы поступали новые истребители («Чайка» и И-16).
20 июня командующий Квантунской армией отдал распоряжение о наступлении японо-маньчжурских войск в районе Халхин-Гола. 30 июня командир 23-й японской дивизии генерал-лейтенант Камацубара, в свою очередь, приказал войскам перейти в наступление. План японского командования сводился к следующему: перейдя в наступление по всему участку, сковать советские части с фронта, а затем ударной группировкой обойти левый фланг обороны, переправиться через р. Халхин-Гол, занять господствующую в этом районе высоту Баин-Цаган и ударить в тыл советско-монгольским частям.
В ночь на 3 июля японские войска перешли в наступление. Форсировав Халхин-Гол, они развивали удар в направлении горы Баин-Цаган. Сражение продолжалось трое суток, с обеих сторон в нем участвовало около 400 танков и бронемашин, более 300 орудий и несколько сот самолетов. Часть японской группы перешла на левый берег р. Халхин-Гол. Гора Баин-Цаган была занята.
Советское командование бросило в этот район мотомеханизированные части: 11-ю танковую бригаду комбрига М. П. Яковлева, 24-й мотострелковый полк полковника И. И. Федюнинского. К 19 часам 3 июля противник был атакован с трех сторон. Бой продолжался ночью и весь день 4 июля. Все попытки японцев перейти в контратаку и перебросить через реку новые части были отбиты. К утру 5 июля японцы отступили (вернее будет сказать – бежали) к переправе. Их ударная группировка, прижатая к реке, была наголову разгромлена. Враг потерял почти все танки, значительную часть артиллерии, 45 самолетов и около 10 тысяч солдат и офицеров. 8 июля японцы попытались взять реванш за это поражение, перейдя в атаку. После кровопролитного четырехдневного боя японские войска, потеряв еще 5,5 тыс. человек убитыми и ранеными, вынуждены были отойти.
Несмотря на Баин-Цаганскую катастрофу, японцы все еще надеялись изменить ход событий в свою пользу. На август 1939 г. планировалось «генеральное наступление». В течение месяца японское командование перебрасывало в район боев новые части и соединения. 10 августа из них была сформирована 6-я армия во главе с генералом Огису Риппо. Эта армия, расположившаяся на территории 70 км по фронту и 20 км в глубину, имела в своем составе 75 тысяч человек, 500 орудий, 182 танка, более 300 самолетов.
В свою очередь, СССР принял решение о военной помощи МНР в больших размерах. К середине августа советско-монгольские войска насчитывали около 57 тысяч человек, на вооружении их состояло 500 танков, 385 бронемашин, 542 орудия и миномета, 2255 пулеметов и 515 боевых самолетов.
15 июля 1939 г. была сформирована 1-я армейская группа (командующий группой – Г. К. Жуков уже комкор). Монгольскими войсками, действовавшими в районе боев, руководил маршал X. Чойбалсан.
Большая работа проводилась по организации тыла. Тысячи автомашин от станции снабжения, находившейся, как уже говорилось, на большом расстоянии, доставили за короткое время 18 тысяч тонн артиллерийских боеприпасов, 6500 тонн боеприпасов для авиации, 15 тысяч тонн горюче-смазочных материалов, 7 тысяч тонн топлива, 4 тысячи тонн продовольствия.
В основе замысла советско-монгольского командования лежала следующая идея: сковав силы японских войск с фронта, нанести упреждающий двусторонний удар по флангам в общем направлении на Номон-Хан – Бурд-Обо, а затем окружить и уничтожить противника между р. Халхин-Гол и государственной границей. Для осуществления этого замысла создавались три группы войск. Главный удар наносила южная группа полковника М. И. Потапова, состоявшая из двух дивизий, танковой, мотоброневой бригад и нескольких танковых батальонов, а вспомогательный – северная группа во главе с полковником И. В. Шевниковым. Центральной группе под командованием комбрига Д. Е. Петрова ставилась задача сковать противника с фронта.