该战役后自杀，师长小松原道太郎中将被解职召回日本，编入预备役后在1940年10月病故。日军统计后，23师团在诺门罕一役死伤11,958人，近乎该师编制的8成。这个部队后来被称为「悲剧的小松原兵团」。诺门罕一役后，23师团重组。并强化战力改组成机械化步兵师，与第8边防队共同负担满州国境的防守任务。1944年时，太平洋战线惨败，第23师团要求南调增援。原本预定调至台湾，随后因菲律宾战况恶化被紧急转调至当地强化防务。为了方便运输师团编制与应付运输损失，再度变更回普通之三团制步兵师，部分重装备人员留用给第8