В июне-сентябре 1939 года Г. М. Штерн участвовал в боевых действиях у реки Халхин-Гол. Сначала он находился там в качестве представителя главного командования, официально отвечавшего за координацию действий советских войск и Монгольской народно-революционной армии. Однако с разрастанием боёв его роль существенно возросла: в соответствии с постановлением Главного Военного совета РККА для руководства войсками приказом Наркома обороны СССР от 5 июля 1939 года была создана Фронтовая группа (командующий командарм 2-го ранга Г. М. Штерн), в которую вошли 1-я Краснознамённая армия, 2-я Краснознамённая армия, Забайкальский военный округ и 57-й особый корпус.