Після повернення з Іспанії комкор Штерн був у 1938 році призначений начальником штабу  Далекосхідного фронту. З початком Хасанських боїв Штерн виїхав безпосередньо на місце подій і за наказом наркома оборони Ворошилова прийняв командування над 39-м стрілецьким корпусом, на чолі якого і завершив операцію. З вересня 1938 Штерн командував 1-ю Окремою Червонопрапорною армією. Улітку 1939 року Штерн очолював фронтове управління під час боїв на річці Халкин-Гол. Штерн разом з монгольським маршалом Чойбалсаном здійснював верховне командування над радянсько-монгольськими військами у зоні конфлікту. За перемогу над японцями 29 серпня 1939 року Штерну було присвоєно звання Героя Радянського Союзу. Однак, пізніше, уже після загибелі Штерна, всі лаври переможця забере Г. К. Жуков, який тоді був підлеглим Штерна. Жуков припише собі всі заслуги.