С началом боёв на реке Халхин-Гол, 21 мая 1939 года 23-я смешанная авиабригада во главе с майором Т. Ф. Куцеваловым была переброшена в Монголию, с 27 мая 1939 года принимала участие в боях. В июле 1939 года был назначен командиром 56-го истребительного полка, лично совершал боевые вылеты на истребителе И-16.