Пока шли бои, к Хасану выдвигались все новые силы. К 5 августа, совершив 200-километровый марш по российскому бездорожью, в район боев прибыла 32-я дивизия. В результате численность советских войск превысила 15 тыс. чел. (две стрелковые дивизии и одна механизированная бригада). Для поддержки сухопутных частей были выделены 250 самолетов, в том числе 180 бомбардировщиков и 70 истребителей. Войска имели 237 орудий и 285 танков. Руководить боевыми действиями был назначен начальник штаба Дальневосточного фронта комкор Г. М. Штерн.
6 августа 32-я и 40-я дивизии при поддержке артиллерии, танков и авиации перешли в новое наступление. Из-за неблагоприятной погоды (сильный утренний туман) план артиллерийско-авиационной подготовки был сорван. Авиацию удалось задействовать лишь во второй половине дня. Был сделан один массированный налет. Несмотря на высокую плотность бомбометания, его результаты оказались не впечатляющими. Фугасные бомбы большого калибра, разрываясь в песчаном грунте, не давали большого поражения. Не смог подавить большинство огневых точек и артиллерийский огонь.
Основная тяжесть сражения легла на пехоту. Жестокие бои на ограниченном участке территории развернулись буквально за каждый метр. Японцы сражались отчаянно, встречая атакующих лавиной огня. Лишь после двух дней упорных атак советским войскам удалось отбить высоту Черная, что дало возможность осуществить фланговый маневр и обойти Безымянную. Днем 8 августа части 40-й дивизии совместно с 96-м полком 32-й дивизии овладели высотой Заозерная. Водрузив на ней знамя, они приступили к инженерному оборудованию позиций.
К 9 августа японские войска были полностью изгнаны с советской территории. Не смирившись с поражением, они попытались 10 августа отбить Заозерную. Но тщетно. После провала военной акции японская сторона быстро проявила миролюбие. Уже 10 августа на переговорах в Москве дипломаты достигли договоренности о прекращении огня и восстановлении на границе статуса-кво. 11 августа Красная Армия получила приказ о прекращении огня.
Однако после того как советские орудия были разряжены, с японской стороны в 12.30 вновь начался обстрел территории СССР. Тогда по приказу комкора Штерна был произведен пятиминутный огненный налет из 70 орудий разных калибров. Подобная демонстрация силы заставила японцев окончательно прекратить огонь. Через несколько часов состоялась встреча представителей обеих сторон, где они оговорили условия перемирия. В дальнейшем при демаркации границы использовались документы, предоставленные исключительно советской стороной.
Значение боев у Хасана гораздо шире, чем возврат нескольких сопок. Здесь впервые японцы получили серьезный адекватный контрудар на советской границе и смогли реально почувствовать возросшую военную мощь СССР. В этом сражении Красная Армия получила первый боевой опыт взаимодействия пехоты, артиллерии, танков и авиации в столкновении с регулярными частями крупной державы. Потери японцев у Хасана, по их данным, составили 500 чел. убитыми и 900 чел. ранеными. Урон Красной Армии составил 792 чел. убитыми и 2752 чел. ранеными. Участники боев у озера Хасан стали первыми обладателями учрежденной в октябре 1938 года медали «За отвагу». 26 воинов получили звания Героев Советского Союза.
Более крупный пограничный конфликт разгорелся в мае 1939 года в районе Халхин-Гола, на востоке Монголии. Японцы захватили часть территории МНР до реки Халхин-Гол с целью создать там укрепленный рубеж, который прикрывал проектируемую западнее КВЖД стратегическую железную дорогу к границам советского Забайкалья. СССР пришел на помощь своей союзнице — Монголии.
Конфликт на Халхин-Голе начался 11 мая 1939 года. В этот день японские войска атаковали позиции монгольских пограничников и оттеснили их к Халхин-Голу. Эта река, по утверждению японцев, должна была стать границей между Монголией и созданным Японией на территории Маньчжурии государством Маньчжоу-Го.
Вскоре монгольские войска изгнали японцев со своей территории. Тогда японская группировка численностью до 2,5 тыс. чел. при поддержке танков, авиации и артиллерии возобновила наступление и отбросила монгольские части на западный берег Халхин-Гола. Тогда на помощь дружественной Монголии (в соответствии с Протоколом о взаимопомощи 1936 года) пришел Советский Союз.
В связи с расширением масштаба конфликта японцы увеличили численность своей группировки, которая к концу июня возросла до 38 тыс. чел., 135 танков и 225 самолетов. Имея опыт боев в Китае, японцы прежде всего стремились завоевать господство в воздухе, чтобы парализовать растянутые коммуникации советско-монгольских войск. Так, расстояние от ближайшей станции снабжения союзников до реки Халхин-Гол составляло 650 км по голой степной местности. Внезапными налетами японская авиация разгромила известные ей аэродромы на территории Монголии, уничтожив там немалое число советских самолетов. В воздушных боях в мае — июне японские истребители новых конструкций сумели превзойти советские И-16 и завоевать господство в воздухе.