一九三九年六月二十二日，日蘇開戰。連續幾天的空戰後，蘇軍的戰機越打越多，日軍逐漸喪失制空權。

在朱可夫的指揮下，蘇軍的坦克群衝向日軍的坦克師陣地，大規模的坦克戰在平坦的草原上上演，在蘇軍一百多架轟炸機、幾百門重炮和龐大的坦克叢集的猛烈打擊下，裝甲單薄的日軍坦克無力招架，寶貴的坦克第一師團很快就癱瘓了。

七月二十三日，日軍也調來了大口徑重炮，但因步炮協同出現問題，步兵衝鋒時被自己的炮火殺傷不少，而蘇軍的裝甲叢集火力猛烈異常，使日軍的衝鋒如同迎著火力在自殺。

八月二十日，朱可夫發動總攻，日軍在蘇軍諸兵種的聯合作戰中被包圍，關東軍的失敗已成定局。三十日，關東軍司令部接到東京大本營“停止攻勢”的命令。

敗局已定之時，絕望中的日本人又得到一個壞訊息：蘇聯與日本的盟友德國簽訂了《蘇德互不侵犯條約》。

本以為蘇聯無法於亞洲和歐洲兩面作戰，現在德國把日本出賣了。之前為了與德國建立軍事同盟，日本不惜與德國商談七十多次，德國卻始終不給日本人以明確答覆。因此，《蘇德互不侵犯條約》的突然簽訂，令日本政府顏面盡失，平沼騏一郎首相被迫辭職。

九月十五日，日蘇雙方在莫斯科簽訂停戰協定。

停戰的第二天，蘇聯“開始向波蘭越境前進”，諾門坎戰場上的坦克和裝甲車被陸續西運。