2 июня 1939 года полковник Гусев в составе большой группы боевых лётчиков прибыл в Монголию для укрепления частей, участвующих в советско-японском конфликте у реки Халхин-Гол. Был назначен командующим ВВС 1-й армейской группы. За боевые заслуги награждён советским и монгольским орденами.