1939年5月11日蒙军第24国境警备队进入伪满洲国声称拥有主权的哈拉哈河以东地区放牧，遭到伪兴安警备骑兵第3连驻锡林陶拉盖哨所的一班士兵开枪阻截，蒙军第7国境哨所50余名骑兵随即攻占设在双方争议地区的伪满锡林陶拉盖哨所。正是这一事件引发了日本关东军及伪满军队同苏蒙联军的诺门坎战役（又名诺门罕战役或哈拉哈河战役）。最终这场战役以日本方面战败退兵告终，这场战役因此被日本方面作为日本陆军有史以来的重大惨败和耻辱而被记载下来。苏联方面在战后公布的战果是：苏军仅以6千人的损失就摧枯拉朽般歼灭了6万日军，打破了日军北上的想法，迫使其南进。照此看来日本的确是惨败无疑了。然而从上世纪90年代开始随着俄罗斯大量战争时期的档案资料的解密才使人们发现：原来在这场战役中日军和苏军打得都很艰苦，最终决定战争胜负的因素更多的是谁具备坚持到最后一刻的顽强意志。
诺门坎战役中日军阵亡失踪8440人、受伤8766人 ，日军的参战克几乎全军覆没。在战斗中日军的重炮群在苏联大口径火炮的压制下毫无还手之力，在经过两个多月的战斗后日军被苏蒙联军赶出了蒙古方面主张的国境线。如果按传统的苏军只有6千人的损失，那么日军这次战败可谓是十足的惨败，然而根据上世纪90年代后解密的俄罗斯档案的记载：苏军的实际损失是阵亡失踪9703人、受伤15251人 ，其实苏军方面也是惨胜，甚至如果单纯就损失而言：苏军还大于日军。事实上在战前日军还是具备一定优势的：日本后勤补给从海拉尔到诺门罕只有180公里，而苏联最近的铁路距离诺门罕也有750公里。此时的苏军刚经历过大清洗，一时间大量优秀的红军指战员被杀或被关押，此时苏军的指挥系统正处于较为混乱的时期。况且此时希特勒已在欧洲磨刀霍霍，尽管此时距离苏德战争的爆发还有两年时间，可苏联的国防重点已向欧洲方向倾斜，因此日本方面认为苏联根本不具备应对远东地区战事的能力。
当时的苏联红军客观上的确存在上述诸多不利因素，然而日军却没留意到苏军的优势所在：日本方面对苏军的认识在某种程度上还停留在日俄战争时期的沙俄军队的水平上，他们完全忽视了苏联在经历两个五年计划后已基本实现工业化的客观事实，以致于片面强调士兵战斗意志的发挥。事实上苏联方面对日本可能的挑衅行为早有预料，因此为防止在未来随时可能爆发的苏德战争来临之际遭受东西两线夹击的命运就相当有必要给予日本人一次教训，为此苏联方面强化了在外蒙的兵力配置。事实上在此之前外蒙就曾与日本关东军及其扶植的伪满军队爆发过冲突：从1935年1月至1938年10月双方的军事冲突就几乎没停止过。1936年3月30日关东军涩各支队1500人乘汽车50辆、装甲车12辆、坦克4辆入侵蒙古境内阿达格多兰地区，被苏蒙联军击溃。同年3月12日蒙古同苏联签订了互助协定。可以说苏联方面早对随时可能爆发的冲突有着充分的准备，而在战争进行的过程中苏联方面也不断向前线增加兵力：在战斗打响后的1939年6月苏军集中了第36摩步师、第82步兵师、机械化步兵第5旅、装甲第7,8,9旅、坦克第6,7旅，空降第212旅、外蒙骑兵第6,8师以及空军一部。此后还不断有苏联部队、武器、给养通过西伯利亚铁路运来，相比之下日军的后勤补给主要依靠的是畜力，苏联在运力上的优势实际上在相当程度上弥补了自己补给线过长的缺陷。被日本方面邀请前来观战的德国军官就认定日军的水平还处于一战时期。
事实上日军在武器装备和后勤运输补给上的水平的确还处于欧洲的一战水平：一战时期欧洲国家基本上就已全面进入机械化战争时代，骑兵不仅在第一线的战斗中乃至在后勤补给方面也被日渐淘汰。当然同样是在1939年欧洲的波兰曾用自己的骑兵对抗德国的坦克，不过这件事在欧洲被视为笑谈，由此可见欧洲绝大部分国家无论战斗或是后勤运输都已基本实现机械化而不再依赖畜力。相比之下日军中仍大规模保留着骑兵建制，同时日军的战术思维也停留在以步骑兵作战为主而炮兵、坦克为辅的状态。在这种战术思维指导下日军让坦克用于正面攻坚作战，而让行动迟缓的步兵进行侧翼迂回。这样做的结果就是装甲薄弱的日军坦克在苏军阵地的重火力打击被压制，而用于侧翼迂回的步兵部队也无法及时有效的快速穿插至苏军后方。根据战后的统计：在这场军事冲突中苏军方面仅仅炮弹就消耗了31000吨，而日军的物资总消耗还不到2000吨。单纯片面强调士兵战斗意志的万岁冲锋在苏军的绝对火力优势下难以发挥作用。这时的日本尽管是亚洲第一工业国，然而和欧洲强国比起来就完全不在一个量级上了——这时的日军还停留在半机械化水平，如果在地形复杂的地区还可以通过对地形的利用弥补机械化水平的不足，然而诺门坎地区却是一望无际的大草原，正适合于苏军大规模的机械化兵团作战。
尽管如此苏军事实上赢得也并不轻松，这从战后朱可夫的日记中可以看出端倪“日军训练不错，特别是近战。他们守纪律，执行命令坚决，作战顽强，特别是防御战”。从双方的伤亡数据来看：其实苏联还更大。然而这时一直片面强调士兵作战意志的日本方面却丧失了继续战斗下去的意志：苏军的绝对火力压制使日军见识到了现代工业化状态下战争的威力，尽管从表面上看日军的伤亡低于苏军，然而这种巨大的心理震慑作用是极其强烈的。另一方面日军在后勤运力上的缺陷也是使其丧失战斗意志的重要原因：凭借畜力运输的日军愣是在家门口出现了给养不继的问题，而苏联方面仍源源不断通过西伯利亚大铁路将部队及后勤补给物资运往前线。苏军在兵力、火力及后勤补给上都实现了对日军的完全压制，在这种情况下关东军不得不向日军大本营要求增加兵力，然而这时日本国内陆海军之间围绕北上和南进两种侵略路线正激烈博弈着，最终大本营回复：对此一事件本着局部就地解决的方针，至迟于今年冬季处理完毕。通过外交途径解决，然后部队撤离该地，如苏军再侵入争议区视情况进行反击。大本营的这一回复相当于明白无误地告诉关东军：诺门坎地区暂时不是日本主要的扩张方向，因此关东军在这一地区的行动不要指望得到国内大本营的支持。
至此已近绝望的关东军使出了最后的杀招：众所周知关东军旗下有一个臭名昭著的研究细菌战的731部队，这支部队也被编入诺门坎战役的战斗序列。当关东军发现无法在正面战场战胜苏军后这支从事细菌战的部队随即携带装有细菌的容器潜入苏军防守地区，在苏军一侧的几条河流中投放了伤寒、霍乱、鼠疫等烈性病菌感染溶液22.5公斤。关东军试图用这种方式使苏军官兵染病中毒，从而丧失战斗能力。不能不说这是极其丧心病狂的歹毒之计，然而这条毒计却没发挥任何作用：原来苏军饮水、做饭用的都是取自后方铺设的输水管道的自来水，他们根本就不喝当地的河水。更具讽刺性的是：日军由于没建立像苏军一样完善的供水系统，所以日军士兵实际上是要饮用当地河水的，这下日军才发现投毒之举不仅无效反而是搬起石头砸自己的脚。至此日军已是黔驴技穷，只得按大本营的指示通过外交途径与苏联方面接触。1939年8月日、苏双方开始进行外交谈判，此时欧洲局势也正处于波橘云诡之时，因此苏联方面无意在远东地区进一步扩大战果，最终经过双方商谈之后于9月16日实现停火，至此诺门坎战役已日本的退让告终。
