Wiosną 1939 roku doszło do akcji militarnej w której wojska mongolskie i radzieckie starły się z siłami japońskimi z Mandżurii. W ciągu trwających od maja do września 1939 roku walk, wojska radzieckie i mongolskie dowodzone przez Gieorgija Żukowa zmiażdżyły oddziały japońskie w pobliżu wsi Nomonhan. Po inwazji III Rzeszy na ZSRR Czojbalsan poparł radziecki wysiłek wojenny (oficjalnie Mongolia nie wypowiedziała jednak Niemcom wojny). Czojbalsan i sekretarz partii Jumdżaagijn Cedenbal (forsowany na następcę Czojbalsana) nadzorowali wsparcie mongolskie dla ZSRR w ramach, które wysłano pomoc w postaci w postaci surowców, zaopatrzenia, żywności czy odzieży wojskowej. W czasie wojny Czojbalsan przeprowadził szereg reform – wprowadził nową konstytucję, zreformował alfabet mongolski wprowadzając cyrylicę oraz zupełnie zlikwidował wpływy buddyjskiego duchowieństwa.