在欧洲这边正还算和平的进行着变化之时，亚洲那边已经开始炮火连天了。
进过里昂努力的鼓吹，这一世日本的自信心要比上一世还要足，或者说比上一世还要盲目。他们认为自己的实力强大至极，不敢说要比号称“陆军世界第一”的法国以及刚刚暴揍了法国一顿的德国强，怎么着也比本来就是手下败将的苏联强吧？（1904年-1905年的日俄战争）
于是日本大本营通过了海军一力主张的“北进计划”，并命令关东军做好战斗准备，随时准备与苏联作战。
7月初，日本关东军决定首先在诺门罕一带进攻蒙古人民共和国，占领其东部的领土哈拉哈地区，作为下步侵入苏联远东地区的跳板，进而实现“北进计划”。
7月11日，蒙军第24国境警备队由哈拉哈河西岸涉水到东岸地区放牧，伪满洲国兴安警备骑兵第3连驻锡林陶拉盖哨所的一班士兵立即开枪阻截，并上马追赶，将蒙军牧马人和马群赶回西岸，这标志着诺门罕战役正式打响了第一枪。
7月13日晚21时，日本关东军第23师团搜索队队长东八百藏中佐奉命率104名骑兵、90名装甲兵到达距诺门罕尚有80多公里的甘珠尔庙，派出侦查兵进行作战准备。
7月14～15日，东八百藏部队在5架日机的配合下，向哈拉哈河以东的蒙军742高地攻击。蒙军居于劣势（伤亡30余名），主动撤向河西。
在日军动手后，苏联政府依据《苏蒙互助协定》介入冲突，立即将第11坦克旅开往哈拉哈河地区，同时命令驻在乌兰乌德的摩托化步兵第36师一部向哈拉哈河集合，并将第57特别军司令部从乌兰巴托迁到距哈拉哈河125公里的塔木察格布拉格，而苏联空军的飞机也不断在战事地区集合，并在诺门罕地区飞行侦查。
7月28日拂晓，由山县武光大佐负责指挥的第64联队一部约1058人、东八百藏中佐搜索队约200人及伪满州国兴安骑兵第1、2、8团各一部，分三个方向围攻蒙军，结果被苏蒙军击败，日军搜索队战死115人、失踪81人，几乎全军覆没，东八百藏本人也被击毙，而日军山县部队战死151人、生死不明92人，伤亡率为20%。
6月18日，苏可夫出任苏蒙第57特别军军长，苏可夫在出任军长以后立即开始集结兵力，储运军需，并在塔木察格布拉格、桑贝斯（今乔巴山）等地开辟野战机场，苏军战斗机开始在空中与日机周旋。
日军气急，立即命令关东军第23师团2万余人全线出击，并抽调第1坦克团以及第2飞行集团总计70余辆坦克和180余架飞机增援第23师团。
8月21日，日军第2飞行集团团长嵯峨彻二中将把他的司令部从新京迁至海拉尔，调来4个飞行团，集中17个战斗轰炸、侦察机中队。8月22日，苏军出动150架飞机空袭甘珠尔庙、阿木古郎将军庙一带的日军集结地和野战机场，日机也倾巢出动。双方从22～24日，在诺门罕地区上空大战3天，近60架飞机被打落在草原上。此后，苏机不断增多，而且出现新型战斗机，日军则逐渐丧失主动权，处于被动挨打的地位。
8月27日上午3时，137架日机在海拉尔机场起飞，编队布满海拉尔上空。8时20分，日军机群到达塔木察格布拉格机场上空，进行狂轰滥炸，苏军机场顿时黑烟覆盖。作战结束后，日军作战部队向关东军司令部报告击落苏机99架，击毁地面飞机25架。
8月下旬，关东军司令官命令第23师团尽快发动地面攻势，23师团师团长小松原在收到催促后立即命令日军小林少将所部6000余人向哈拉哈和西岸发动攻击
9月1日，在小林少将的指挥下，6000余人的部队向哈拉哈河西岸发起攻击，并在中午时攻占了谢尔陶拉盖高地。
苏蒙军方面怎么可能甘心阵地被夺？朱可夫立即组织150辆坦克、154辆装甲车、90门大炮和全部飞机及其它部队，准备在巴音查岗高地附近分三路对行进中的日军进行反攻。而且由于高地周围全是开阔地，所以日军几乎全部裸露在苏军坦克、火炮和装甲车的面前，这注定了日军的悲剧。
9月3日上午7时，第一批苏军轰炸机和战斗机对日军进行了轰炸和扫射，同时，苏蒙军的火炮也猛烈轰击了日军集群，这两股火力立即阻止了日军的前进。
遭到攻击的日军无法展开火力，只顾匆忙地在沙地上挖掘个人掩体。上午9时，苏军第11坦克旅的150辆坦克向龟缩在沙丘掩体的日军开火，缺少反坦克火力的日军伤亡惨重。
9月11日，关东军司令部命令停止攻势进行战线整顿，并决定向诺门罕前线增兵。他们从本土调来了独立野战重炮联队、从民国境内调来了反坦克速射炮中队，这大大加强了日军的火力，增强了日军的反坦克能力。
除此之外日军还派出了一支秘密部队——石井部队，也就是臭名昭着的731部队。
9月13日，石井细菌部队碇常重少佐带领22名敢死队员，在哈拉哈河乘2只胶皮筏顺水将22.5公斤伤寒、霍乱、鼠疫、鼻疽等细菌撒入河水中，向苏蒙军进行细菌战。
然而另日军没想到的是，苏蒙军没有因这22.5公斤的细菌受到多少伤害，反倒是日军有1340名士兵染上伤寒病、赤痢病和霍病，而播撒细菌的731部队军医和敢死队员被细菌传染而亡命的达40多人。
9月23日，日军在诺门罕前线各部队经过半个月的补充和休整后，集中名兵员，82门大炮全线发动总攻击。24日，苏军发动反攻，日军退回原地。25日，关东军司令部下达“停止进攻，构筑阵地”的指示。
10月4日，日军为实施统一指挥，在海拉尔组建第6军（辖第23师团、第8国境警备队等，司令为荻州立兵中将），兵力约2.5万人。
为早日解决诺门罕地区战事，苏军统帅部决定在塔木察格布拉格的第57特别军扩编成第1集团军，这是临时组织的具有独立作战职能多兵种合成的大兵团，朱可夫被任命为集团军司令员。