По приказу из Москвы к монгольской границе направлялись советские войска, в том числе 11-я танковая бригада. Однако японское командование упорно продолжало осуществлять план операции.
28 мая части японской 23-й дивизии после бомбовых ударов авиации перешли в наступление. Понеся потери, советско-монгольские войска вынуждены были отойти к реке Халхин-Гол. 30 мая японский генеральный штаб направил командованию Квантунской армии следующую телеграмму: «Поздравляем с блестящим военным успехом в действиях вашей армии в районе Номонхан». В тот же день генштаб отдал распоряжение о включении в состав Квантунской армии 1-го авиационного соединения (180 самолетов) и запросил о дополнительных нуждах армии в войсках и военных материалах.
Для советского правительства сложилась тревожная обстановка, требовавшая незамедлительных ответственных решений. Хотя анализ ситуации на Дальнем Востоке свидетельствовал о том, что в данный момент японское руководство едва ли было готово развязать большую войну против СССР, по данным разведки, Токио направил командованию Квантунской армии новые инструкции «продолжать в расширенном масштабе военные действия у Буин-Нур (МНР)».
В Кремле было решено, не допуская перерастания халхин-гольских событий в войну, преподать японцам чувствительный урок. 1 июня в Москву срочно был вызван заместитель командующего войсками Белорусского военного округа Г.К. Жуков, которому было предложено незамедлительно вылететь в район Халхин-Гола. О том, как оценивались советским командованием столкновения с японцами, Г.К. Жуков рассказывал в своих мемуарах «Воспоминания и размышления»:
«Войдя в кабинет, я отрапортовал наркому о прибытии. К.Е. Ворошилов, справившись о здоровье, сказал:
– Японские войска внезапно вторглись в пределы дружественной нам Монголии, которую Советское правительство договором от 12 марта 1936 года обязалось защитить от всякой внешней агрессии. Вот карта района вторжения с обстановкой на 30 мая.
Я подошел к карте.
– Вот здесь, – указал нарком, – длительное время проводились мелкие провокационные налеты на монгольских пограничников, а вот здесь японские войска в составе группы войск Хайларского гарнизона вторглись на территорию МНР и напали на монгольские пограничные части, прикрывавшие участок местности восточнее реки Халхин-Гол.
– Думаю, – продолжал нарком, – это затеяна серьезная военная авантюра. Во всяком случае, на этом дело не кончится… Можете ли вы вылететь туда немедленно и, если потребуется, принять на себя командование войсками?
– Готов вылететь сию же минуту».
В ходе июньских боев японская группировка вторжения вновь была отброшена в район государственной границы МНР. Этому предшествовали сражения в воздухе советской и японской авиации. В воздушных боях с 22 по 28 июня японцы потеряли 90 самолетов. Потери советской авиации составили 38 машин. Столь серьезные авиационные сражения явились поводом для Москвы дать 26 июня по радио первое официальное сообщение ТАСС о событиях в районе реки Халхин-Гол.
В начале июля силами крупной группировки войск (38 тысяч солдат и офицеров, 310 орудий, 135 танков, 225 самолетов) командованием Квантунской армии была предпринята попытка захватить на западном берегу реки Халхин-Гол оперативный плацдарм для последующих действий. Эта группировка превосходила советско-монгольские войска по живой силе в 3 раза, по числу артиллерийских орудий – в 3 раза, по противотанковым орудиям – в 6 раз, по кавалерии – в 4 с половиной раза, по самолетам – почти в 3 раза. В состав группировки были введены свежие силы. Получившие приказ на проведение «решающего наступления» войсковые группы под командованием генерал-лейтенанта Ясуока Масаоми и генерал-майора Кобаяси Коити должны были окружить советско-монгольские войска и уничтожить их.
Начавшееся 2 июля сражение по названию района боевых действий получило наименование Баин-Цаганское. В этом сражении проявился полководческий талант впоследствии прославленного советского маршала Г.К. Жукова. Против имевшей большое численное превосходство японской группировки были использованы части 11-й танковой бригады и бомбардировочная авиация, в результате действий которых ударная группировка генерала Кобаяси была прижата к реке и разгромлена. Лишь за одни сутки боев потери японской армии составили 3,5 тысячи солдат и офицеров. Всего же в ходе четырехдневного Баин-Цаганского сражения японцы потеряли почти все танки, значительную часть артиллерии, 45 самолетов и около 10 тысяч человек убитыми и ранеными.