被誉为“国宝”的第1坦克师团是全日本当时仅有的一个坦克师，从来就没舍得用过，这次也上了前线；此外，关东军航空兵主力也倾巢出动飞抵了海拉尔机场。由此可见，为了第二次诺门罕之战，关东军动了老本。然而，令东京想不到的是，他们此刻的对手已换成了苏军一代名将——坦克战专家朱可夫！在广阔的大草原上跟朱可夫玩大兵团作战，小松原等人就显得有些小儿科了。
日军的计划是步兵主力渡河迂回包抄，坦克师团正面强攻，但坦克攻击并不顺利，从7月1日起，第1坦克师团的多次冲锋都无功而返，苏军顽强地把守着河东岸阵地。只有7月3日晚，第4坦克联队利用大雨掩护和苏军的麻痹，奔袭苏军第36摩步师重炮阵地侥幸得手。从战术意义上看，这是一次成功的奇袭，这也是日军坦克部队在整个诺门罕战争中唯一的一次胜利。
苏军将偷渡过河的关东军步兵主力击溃后，朱可夫开始腾出手来收拾正面的日军坦克，苏军两个坦克旅以压倒一切的气势冲入日军战车群中。在七平方公里的战场上，近千辆各型战车相互厮杀，炮声隆隆，火光冲天，烟尘弥漫，亚洲史上第一次大规模坦克会战开始了。
苏军的坦克和装甲车等各型现役战车相互配合，简直把诺门罕当成了新武器试验场，打得日军八九式坦克既无招架之功，更无还手之力。日军坦克和装甲车，很快变成了一堆堆冒着黑烟的钢铁垃圾。此战之后，日军坦克部队基本瘫痪了。
朱可夫战后这样评价日军坦克部队：“坦克非常落后，基本战术动作也很呆板，死盯着迂回和侧击这一种办法，很容易被消灭。”从整体上看，日军坦克部队在整个二战期间既无战术也无技术。
第二次诺门罕之战打响不到半个月，关东军损兵折将已近万人，坦克、装甲车、飞机、野战炮等技术兵器损毁过半。日军隐隐感到苏军并不像东京所想的那么好对付，于是破釜沉舟，决定动用珍藏的远程重炮部队。
于是，关东军驻满洲各地的炮兵联队纷纷忙碌起来，重型履带牵引车吭哧吭哧地将一门门炮管硕长的加农炮从洞库中拖拽出来，然后送上前线，看得出来，关东军拿出了全部家底。
日军大口径火炮一起开了火，整个诺门罕战场立时火光冲天。不过，日本炮兵从未受过超远程射击训练，也从未经历过饱和射击，因此虽打得热火朝天，但效果并不理想，精度尤为不够。
之后，转移到新阵地上的苏军炮群开始反击，大量的炮弹发出令人恐惧的呼啸声，暴风骤雨般地砸在了日军炮兵阵地上，阵地顿时成了一片火海。面对苏军排山倒海般的打击，日军还击的火力近乎于呻吟，步兵甚至请求旁边的炮兵千万不要还击，以免招来更猛烈的打击。
炮战延续了三天，日军已毫无还手之力，骄横的日军垂下了头，炮兵决战又输了。
2．击败日军
朱可夫身上有着一种异于常人的特质，那就是在面对强大压力时，他能够沉着应对，并且能十分清楚地预测战局的发展趋势。
苏日对战期间，一群苏联军事记者正在一座碉堡内休息交谈。朱可夫大步流星地从外面进来，加入了他们的圈子。大伙谈兴正浓之时，两个红军侦察兵气喘吁吁地冲了进来，立即向朱可夫报告说日军正在大规模集结部队，显然是计划着要进行一次反突击。记者们听完，无一例外地都将目光转向了朱可夫，等待朱可夫进行战前紧急动员。然而，朱可夫却十分明确地告诉侦察兵，日军已经没有力量发动一次有效的进攻了，他们侦察所得的反突击是不必要的。
朱可夫的话音刚落，大伙儿又回到了刚才轻松的交谈中。侦察兵虽然心里坚信自己的侦察没有出问题，但还是相信了朱可夫的话，因为朱可夫说了敌人不会发动反突击，那就没必要进行迎击准备。
战事持续了三个多月，日军虽然一再受挫，却丝毫没有退意。一切迹象表明，继续防御无法遏止日军的疯狂意图。况且，连续的胜利使苏军士气高涨，该是大反攻的时候了。
于是，朱可夫决定将总攻时间定在8月20日，因为这一天是礼拜天，按照惯例，日军前线部队的军官有半数要轮流到海拉尔去休假。
进攻的命令20日凌晨2时45分才传达到一线连队。这个时候，日军大部分士兵还在睡梦之中，因此，苏军的反攻做到了最大的突然性。
总攻第二天，苏军两翼包抄的装甲部队顺利会师，完成了对日军的分割包围。同时，强大的炮火和密集的轰炸将日军所有前沿炮兵阵地、观测所、通信站完全摧毁。伞兵旅突袭敌后，成功地切断了日军的补给线，日军已成瓮中之鳖。东京不肯认输，怎么也不愿相信堂堂的“大日本皇军”会失败，命令部队立刻反击，不能坐以待毙。
凌晨时分，日军反攻部队纷纷从坍塌的工事中爬了出来。等日军完全脱离了阵地之后，苏军的炮火便铺天盖地打了过去，无处躲藏的日军伤亡惨重。在一天的反击中，日军前进了不足两公里，但伤亡却是可怕的。有些地方尸体多得摞在了一起，让人无处下脚。
诺门罕前线的日军最后仅剩下400余人，整建制跑出来的只有骑兵联队的百十人。关东军司令官植田谦吉引咎辞职，前线总指挥小松原切腹自杀，参谋长冈本双腿被打断，后来这位大佐在海拉尔医院治疗时，不知怎么惹恼了伤兵，被人用刀活活地砍死在病床上。
受到惨重损失之后，关东军停止了一切战斗行动。东京肯罢战的原因一方面是前线已无可用之兵，另一方面缘自《苏德互不侵犯条约》的签订。消息传来，无疑给日军当头一棒。签约前德国根本没打算跟日本通气，希特勒从心里瞧不起这个弹丸小国。
当初《反共产国际协定》签订后，日本一直要求同德国再搞个军事同盟，而希特勒则始终不予明确答复，日本首相为此曾先后与德国进行了数十次磋商而未果，没想到德国却悄悄地先与他们共同的敌人苏联签订了和平条约，弄得日本狼狈不堪。日本政府颜面尽失，内阁只好宣布集体辞职。
在这次战争中，日本不仅军事上一败涂地，政治上也输得精光，成了国际舞台上一个令人耻笑的跳梁小丑。不久，“南下”派渐占上风，东京重新调整国策。日本从此将目光移向了太平洋和东南亚，准备与美、英分羹。
在军事和政治领域，许多重大历史事件的起因可能微乎其微，但产生的“蝴蝶效应”却令人瞠目。诺门罕战争便是典型的一例，当初谁能料到亚洲腹地一场不起眼的边境冲突，会为轴心国的最终失败埋下伏笔。从政治意义上看，此战不仅沉重打击了日本军国主义二战初期嚣张的侵略气焰，而且使日本被迫将“北上”侵苏的国策改为“南下”袭美，苏联从而避免了与德、日两线作战的不利局面，可以集中力量打击德国。
战后，国防人民委员伏罗希洛夫曾说：“哈拉哈河战斗的参加者——战士和指挥人员获得了真正的荣誉。参加哈拉哈河作战的军队，表现出英勇和自我牺牲精神，出色地执行了战斗命令，应受到嘉奖。”
为了表彰苏联军人反击日本侵略的卓越功勋，苏联政府授予其中70人苏联英雄的称号。朱可夫当然位列其中。
哈拉哈河战斗结束后，朱可夫来到乌兰巴托。这是朱可夫第一次来到乌兰巴托，在此之前，他只从书本和媒体上看到过关于它的只言片语。这一回，朱可夫终于切身感受到了蒙古人民的淳朴、善良和对苏联的信任。