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。