Огнем 152-мм гаубиц был сбит со своих позиций и дивизион 13-го полка полевой артиллерии. Попав под обстрел, японские артиллеристы залегли в углублениях и не передвигались. Как и пехотинцы, старые офицеры и солдаты артиллерии говорили о разнице по сравнению с их опытом в Китае. Один лейтенант назвал заградительный огонь русских «ужасающим». Заградительный огонь советских гаубиц был настолько мощный, что командир дивизиона майор Морикава не решился передислоцировать свои орудия до наступления темноты.
В 16.00 2 июля Ясуока получил приказ о подготовке наступления танков и пехоты утром 3 июля. Однако по своей инициативе Ясуока решил атаковать вечером 2 июля, еще до того, как главные силы 23-й дивизии переправятся через реку в течение предстоящей ночи.
Группа Ясуока должна была быстро пойти вперед, захватить и уничтожить противника на правом берегу выше реки Хайластын-Гол. 64-й пехотный полк при поддержке 3-го танкового полка должен был атаковать советские позиции вдоль дюн и прижать противника к мосту в месте слияния рек. Действуя на левом фланге второго эшелона, 4-й танковый полк (без пехоты) должен был нанести удар в районе моста с внешнего фланга.
Как уже говорилось, японское командование имело скудную информацию о количестве советско-монгольских войск. Информация на картах была двух-трех дневной давности и базировалась на аэрофотосъемке. Согласно этим разведывательным данным, не меньше 2 дивизий противника было развернуто с 20 июня к югу от Номонхана и на обоих берегах Халхин-Гола. Воздушная разведка доложила о большом количестве машин противника, но было не ясно, танков или грузовиков. Также было трудно проанализировать, какие части противника были сконцентрированы в районе Халхин-Гола. Для уточнения данных японским командованием были предприняты серьезные меры для захвата пленных, но все было безрезультатно.
Несмотря на многочисленные проблемы, стоявшие перед бригадой Ясуока при подготовке к атаке, моральный дух японских танкистов был высок. Например, майор Огата (помощник командира 4-го танкового полка) шутил со своими сержантами и солдатами: «Труп пехотинца, — говорил он, улыбаясь, — обычно помещается в очень дешевый деревянный ящик белого цвета. Но если мы, танкисты, умрем здесь, наши замечательные гробы будут стоить 100 000 йен каждый. Наши судьбы лучше судьбы простых пехотинцев!» Все захлопали и загоготали в ответ на черный юмор Огата.
К 17.00 2 июля 3-й танковый полк имел в своем составе 41 танк (26 Тип 89 «Оцу», 4 Тип 97 «Чи-Ха», 7 Тип 94 «ТК», 4 Тип 97 «Ке-Те». В 4-м танковом полку на это же время имелось 45 танков (34 Тип 95 «Ха-Го», 8 Тип 89 «Ко», 3 Тип 94 «ТК»).
Общее наступление группы Ясуока началось в 20.00. Однако почти сразу же пехота 64-го полка отстала от танков 3-го танкового полка. В ходе атаки так и не удалось объединить танки со стрелками-пехотинцами.
К 22.30 небо над районом боевых действий заволокло облаками, пошел дождь, а затем началась гроза. Для удобства опознавания в темноте на каждом танке был установлен японский флаг.
Японская танковая атака продолжалась до 2 ночи часов 3 июля, после чего Ясуока отдал приказ отойти на исходные позиции. Японцы оценивали результаты атаки как «очень высокие». По донесениям, только 4-й танковый полк уничтожил 4 артиллерийских батареи, 7 противотанковых орудий, 10 бронемашин, 5 минометов и 150 человек. При этом потери бригады Ясуока составили 1 танк, 23 убитых и 10 раненых.
В советских документах о результатах этого боя сказано следующее:
«Вечером 2 июля, с целью маскировки переправы ударной группы, японцы предприняли операцию по уничтожению нашего боевого охранения, для чего выделили штурмовой отряд с танками. Но попытка окружить боевое охранение не удалась, оно отошло за линию наших войск. Атака была рассчитана на моральный эффект. До 80 танков противника шло в атаку с зажженными факелами. В результате боя 149-й мотострелковый полк отошел на 2–3 км. Нами подбито свыше 10 танков и 1 танк захвачен нами. Все атаки противника были отбиты».
Сведений о потерях в советских документах найти пока не удалось.