Из донесений разведки стало известно, что командующий противостоящей советско-монгольским войскам 6-й армией генерал Риппо Огису и его штаб запланировали начало наступления на 24 августа. Вступивший в должность командующего сформированной 15 июля 1939 г. 1-й армейской группой комкор Жуков решил нанести неожиданный упреждающий удар до начала японского наступления. С целью дезинформации противника был разработан целый комплекс мероприятий по сокрытию подготовки к наступлению и созданию у японцев представления о переходе советско-монгольских войск к длительной обороне. Сложность предстоящей операции состояла, кроме всего прочего, в том, чтобы разгромить противника на ограниченном пространстве, не вторгаясь глубоко на территорию Маньчжоу-Го. На этот счет имелось строгое указание. Ознакомившись с первоначальным планом наступательной операции, Сталин заявил генштабистам: «Вы хотите развязать большую войну в Монголии. Противник в ответ на ваши обходы бросит дополнительные силы. Очаг борьбы неминуемо расширится, и (конфликт) примет затяжной характер, а мы будем втянуты в продолжительную войну».
Подготовка операции потребовала огромных усилий по снабжению войск боеприпасами, горюче-смазочными материалами, продовольствием. Для перевозки грузов на расстояние 1300—1400 км было использовано свыше 4 тысяч грузовых машин и 375 автоцистерн, прибывших в Монголию из Советского Союза.
К началу наступательной операции созданная в кратчайшие сроки советско-монгольская группировка превосходила японцев по танкам почти в 3 раза, а по самолетам – в 1,7 раза. Это позволяло Жукову планировать сковывание противника с фронта и нанесение сильных фланговых ударов с целью окружить и уничтожить его в ограниченном районе между государственной границей МНР и рекой Халхин-Гол.
Как отмечается в посвященной халхин-гольским событиям литературе, в этой операции «Жуков впервые в мировой военной практике использовал танковые и механизированные части для решения оперативных задач в качестве основной ударной силы фланговых группировок, совершавших маневр на окружение».
Наступление советско-монгольских войск было намечено на воскресное утро 20 августа. О том, как оно начиналось, рассказал сам командующий Жуков:
«6 ч. 15 м.
Наша артиллерия открыла внезапный и мощный огонь по зенитной артиллерии и зенитным пулеметам противника. Отдельные орудия дымовыми снарядами обстреляли цели, которые должна была бомбить наша бомбардировочная авиация.
В районе реки Халхин-Гол все больше и больше нарастал гул моторов подходившей авиации. В воздух поднялись 153 бомбардировщика и 100 истребителей. Их удары были весьма мощными и вызвали подъем у бойцов и командиров.
8 ч. 45 м.
Артиллерия и минометы всех калибров начали огневой налет по целям противника, доведя его до пределов своих технических возможностей. В это же время наша авиация нанесла удар по тылам противника. По всем телефонным проводам и радиостанциям была передана установленным кодом команда – через 15 минут начать общую атаку.
9 ч. 00 м.
Когда наша авиация штурмовала противника, бомбила его артиллерию, в воздух взвились красные ракеты, обозначавшие начало движения войск в атаку. Атакующие части, прикрываемые артиллерийским огнем, стремительно ринулись вперед.
Удар нашей авиацией и артиллерией был настолько мощным и удачным, что противник был морально и физически подавлен и не мог в течение первых полутора часов открыть ответный артиллерийский огонь. Наблюдательные пункты, связь и огневые позиции японской артиллерии были разбиты…»
Оправившись от первого удара, японские войска вели 21 и 22 августа упорные оборонительные бои. Однако вскоре они приобрели очаговый характер. Попытки японцев контратаковать были безуспешны. К 28 августа японская группировка была подавлена и окружена. Началась ликвидация войск противника.
К утру 31 августа территория МНР была полностью очищена от японских войск. Важно отметить, что буквально за несколько дней боев была практически полностью уничтожена хорошо обученная и вооруженная, имевшая трехлетний опыт войны в Китае японская отдельная армия. Это был первый несомненный успех в будущем прославленного полководца Маршала Советского Союза Г.К. Жукова.
В японской исторической литературе халхин-гольские события упорно именуются «инцидентом» или «пограничным конфликтом». При этом ответственность за начало необъявленной войны на территории МНР нередко возлагается на Советский Союз. Так, в «Официальной истории войны в Великой Восточной Азии» вопреки фактам утверждается, что якобы «Советский Союз искал момента для нанесения удара по японской армии, чтобы лишить ее надежд на победу и сосредоточить все внимание на Европе… СССР хорошо знал, что занятое войной в Китае японское правительство придерживалось курса на недопущение расширения пограничных конфликтов». Для «обоснования» подобной концепции официальные японские историки прибегают к ставшим традиционными в японской историографии утверждениям о «чрезвычайной слабости Квантунской армии», «решительном превосходстве Красной Армии», «агрессивности коммунистической России» и т. д.