Il teatro di operazioni in Cina cominciò a ristagnare per l'ampiezza e il logorio delle armate adoperate, ma a giugno 1939 si riaccesero le battaglie di confine con l'Unione Sovietica; infatti, da quando l'impero giapponese aveva invaso la Manciuria nel 1931, il confine con l'URSS aveva visto diverse scaramucce o brevi schermaglie provocate sia dai sovietici che dai giapponesi. Uno scontro iniziato attorno al metà di maggio sugli altipiani di Nomonhan degenerò entro un mese in una guerra vera e propria. Entrambi i paesi inviarono nelle inospitali aree della Mongolia Interna forze consistenti: in particolare l'esercito nipponico distaccò il gruppo carri del maggior generale Yasuoka, articolato sul 3º reggimento del colonnello Yoshimaru e sul 4º del parigrado Tamada; nel complesso trentaquattro Type 89 e una sessantina tra ulteriori carri medi e leggeri. La battaglia che si combatté fu la prima nella quale i giapponesi si misurarono con mezzi blindati di un certo valore, in quanto fino ad allora non avevano mai incontrato armi o veicoli che potessero seriamente minacciarli: gli scontri sostenuti contro i BT-5 segnarono una netta sconfitta nipponica. Il cannone corto da 57 mm dei Type 89 aveva insufficiente gittata e potere di penetrazione molto scarso, mentre i pezzi da 45 mm dei sovietici, più precisi e con maggiore velocità iniziale, trapassavano con facilità le esigue corazze rivettate e quasi verticali dei carri giapponesi. Al termine di dieci giorni di dura battaglia i sovietici avevano distrutto tredici carri avversari, danneggiandone altri ventinove in maniera più o meno grave: i reggimenti di Yasuoka avevano perso il 40% degli effettivi, fattore che convinse i comandanti a ritirare i menomati reparti. Il conflitto sarebbe continuato fino a metà settembre concludendosi con la vittoria sovietica.