7月23日，日军在诺门罕前线各部队经过半个月的补充和休整后，集中8万兵员，近200门各种大炮和大量对付坦克的速射炮，图谋与苏军对决。
8月20日周日凌晨，苏蒙军率先发起总攻。日军前线各部队此时还有不少将校级军官在海拉尔休假，日军的防御设施只完成全部工程的三分之一。上午5时45分,苏蒙军开始炮击日军阵地,150架轰炸机和100架战斗机同时向日军轰炸扫射。
