Основная тяжесть боев выпала на 11-ю танковую бригаду, которая понесла колоссальные потери: из 133 танков, участвовавших в бою 3 июля на западном берегу (1-й танковый батальон — 44 БТ-5, 2-й танковый батальон — 28 БТ-5, 3-й танковый батальон — 50 БТ-5, рота боевого обеспечения — 10 ХТ-26, разведывательная рота — 5 БТ-5) было потеряно 77 машин (1-й танковый батальон — 20 БТ-5, 2-й танковый батальон — 17 БТ-5, 3-й танковый батальон — 34 БТ-5, рота боевого обеспечения — 5 ХТ-26, разведывательная рота — 1 БТ-5). Кроме того, было потеряно 37 бронемашин из 59 (не считая монгольских бронедивизионов, потерявших 8 машин).
Японское командование не ожидало столь стремительных действий советских танков. К вечеру 3 июля в штабе 23-й дивизии пришли к выводу о том, что «операция развивается не так, как ожидалось». Поэтому в 20.20 3 июля генерал Комацубара отдал приказ об отводе частей с западного берега Халхин-Гола. Отход должен был начаться утром 4 июля, прикрывать переправу частей должен был 71-й пехотный полк, усиленный артиллерией. Отступление японцев к переправе началось примерно в 12.15 4 июля. Советские танковые части, понесшие большие потери, не могли преследовать отходившего противника. Например, 11-я танковая и 7-я мотоброневые бригады 4 июля в боях вообще не участвовали, занимаясь эвакуацией и восстановлением матчасти. Боевые действия вел только 24-й мотострелковый полк, который в течение всего дня атаковал подразделения 26-го пехотного полка японцев.
Примерно в 10 часов утра переправу на восточный берег начал 72-й пехотный полк. День 4 июля был солнечным и жарким, мост был заполнен машинами, лошадьми, пушками, солдатами и офицерами. Каждый хотел быть первым, у переправы образовалась огромная толпа. В результате полк понес большие потери от огня советской артиллерии и авиации.
Из-за того, что командование 26-го пехотного полка потеряло связь со своим 1-м батальоном и не хотело бросать его, график переправы пришлось изменить. Вслед за 72-м начал переправу 71-й полк, артиллерия и другие части. 26-й полк оставался на западном берегу дольше всех. Установив связь со своим потерянным батальоном, 26-й пехотный полк закончил переправу около 6 часов утра 5 июля, после чего команда японских саперов взорвала мост.
В штабе 23-й дивизии высказывали недоумение по поводу того, что советские части не уничтожили мост:
«Если бы русские были умнее, они бы уничтожили мост артиллерией или авиацией и окружили бы группу Кобаяши.
При этом никаких контрмер мы бы принять не смогли».
Дело в том, что это был единственный комплект мостового оборудования, имевшийся в распоряжении 23-й пехотной дивизии. Однако, несмотря на то, что орудия 175 и 185-го артиллерийских полков вели 3–4 июля обстрел моста, прямых попаданий в него не было.
В советской историографии о боях у горы Баин-Цаган обычно писали следующее:
«Не выдержав натиска советско-монгольских частей, в особенности наших танков, противник в беспорядке устремился на восточный берег Халхин-Гола. Единственный понтонный мост, наведенный японцами для переправы, оказался ими же преждевременно взорванным.
Охваченные паникой, японские солдаты и офицеры бросались в воду и тонули на глазах наших танкистов…
В районе горы Баин-Цаган противник потерял тысячи солдат и офицеров, а также огромное количество вооружения и боевой техники, брошенной здесь».
Однако реальные потери японцев были значительно меньше. По официальным данным штаба Квантунской армии, потери группы Кобаяши составили около 800 человек убитыми и ранеными (из 8000 переправившихся на западный берег). Наибольшие потери понес 26-й пехотный полк (особенно его 1-й батальон, сильно потрепанный 24-м мотострелковым полком) — 143 убитых и 278 раненых. 71-й полк потерял 47 убитых и 108 раненых, 72-й полк — 48 убитых и 101 раненого. Японцы также сообщают о том, что они сумели эвакуировать всю тяжелую технику и вынести всех убитых и раненых.
О потерях советских танковых частей уже говорилось выше. Что касается 24-го мотострелкового полка Красной Армии, то за 2–5 июля его потери составили 63 убитых и 128 раненых.