日军坦克以步兵火力支援为主要任务，炮弹主要是攻击敌方步兵的榴弹而非坦克决战用的穿甲弹或高爆弹）和装甲防护（日军坦克仍以铆钉接合而苏军坦克已採用焊接）方面皆比苏军坦克差，日军坦克大败，残余的日军祇能靠一阵突然刮起的沙尘暴而逃脱。8月21日，苏军指挥官朱可夫对日军发动总攻击，苏军和蒙古军在空军的支援下以BT坦克和T-26坦克作为进攻矛头之下兵分三路把日军重重包围，战至8月31日，参战的日军第二十三师团已几乎全军覆没，日军祇好向苏军求和签下「日苏互不攻犯条约」，日军放弃「北进」。
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