陈锋所部在东部草原纵横捭阖的时候，苏联军队也没有闲着，也许是被陈锋所部给刺激到了，为早日解决诺门坎地区战事，苏军统帅部决定在塔木察格布拉格的第57特别军扩编成第1集团军，朱可夫被任命为集团军司令员。
第1集团军总兵力6万余人，下辖即第57师、第82师、第152师3个步兵师、摩托化第36师，机械化第5旅，装甲第7旅、第8旅、第9旅，坦克第6旅、第7旅、第11旅，空降第212旅、机枪第5旅、炮兵第185团，反坦克炮第37、85营，第63、66、150防空营等其他部队。另外，外蒙骑兵第6师、骑兵第8师等部队也归苏联第一集团军指挥，至此，集结在诺门坎地区的苏蒙联军竟然达到了10万余人。集中在前线的坦克多达500辆、装甲车346辆、大炮542门、飞机515架。
另外，苏联方面为了打赢这一仗，打消日本人对苏联远东地区发动全面进攻的阴谋。在斯大林的亲自命令下，动用铁路昼夜不停的运送来吨炮弹，6500吨炸弹，7000吨燃料，4000吨粮食和4000吨物资、3000辆载重汽车。
同时，以免出现东西两线作战的危险，苏联积极同德国进行接触。而德国方面的回应也让苏联很是欣喜，于是苏联一边与日本进行战争，一边则是与日本的盟友德国进行谈判。
日军的几次进攻令朱可夫对于对面的敌人有了一定的了解。觉得那些日本矮子应该没有想象中那么强悍，因此朱可夫与下面的军官们商议了几次。决定率先向日军发动进攻，以此来取得战争的主动权。
6月11日，就在开鲁城下战斗正酣之时，苏联第一集团军司令部下达了总攻的命令，之所以选择这一天发动总攻，完全是因为苏联的情报人员得到消息，按照惯例，每到星期日。前线的日军高级军官都会轮流回海拉尔去休假。
11日凌晨2点10分，总攻的命令传达到一线连队，对面日军阵地一片沉寂，苏军反攻做到了最大的突然性。
按照作战计划，苏蒙军将出动3个步兵师，2个骑兵师，5个装甲旅。1个机枪旅，1个空降旅以及大量的飞机、大炮对巴音查岗高地周围的日军展开大规模的进攻。由于前段时间日军损失惨重，大量的战车部队被围歼，因此前线的日军只有少量的坦克和装甲车，反坦克武器也少的可怜，因此战斗从一开始就不是一场公平的决斗。
虽然遭到苏军成千上万吨炮弹猛烈轰炸。还被苏军装甲部队合围，但日军毫无惧色，在阵地上勇敢地和苏军激战。构筑在蒙古旷野上的土木机构工事很快被苏军的大炮轰成平地，日军就依托单兵用工兵铁锹挖成的简易单兵掩体作战。
战至6月14日，日军第23师团已经被完全合围了。在苏军重炮群、坦克群、航空炸弹的猛烈轰击下。日军第23师团损失惨重。第六军前来增援的八千多部队在路上遭到苏联空军的猛烈轰炸，损失过半。暂时无力前进。
17日，就在东部草原传来日军第12师团全军覆没的消息之后，朱可夫下达了对包围圈里日军最后一战的命令。数万苏联红军在坦克大炮飞机的好掩护下，向日军简陋的阵地发动了总攻。
是役，苏军全歼日军第23师团搜索队，日军第23师团第23步兵旅团第64步兵联队、第71步兵联队被全歼，第72步兵联队被重创。第13野炮联队、第23工兵联队、第23运输联队伤亡过半。同时日军第7师团第26联队第1大队、第2大队以及第64联队和炮兵第13联队被苏军大部歼灭，第64联队长山县武光大佐、炮兵第13联队长伊势高秀大佐、23师团第71联队长森田彻大佐均被击毙，另外此战日军损失了一半以上的枪支弹药和几乎全部的重武器。
南北两线都遭到惨败，这让关东军司令部大惊失色，关东军司令部植田大将一边命令仙台第二师团以及第29师团、第7师团8000人、高炮部队和国境守备队主力向诺门坎前进，增援海拉尔守军。同时植田大将向国内求援，请求大本营增加更多的部队到中国东北。
日军大本营知道事情的严重性，如果苏联和陈锋所部同时向伪满洲国进攻的话，那事情可就麻烦了。1939年6月22日，鉴于日军在诺门坎地区的不利情况，日军大本营决定从中国关内战场调集第5师团（驻扎广州）、第6师团（安徽安庆），野战重炮兵第9、第10联队，速射炮9个中队，16个野战高炮队，1个飞行战队，22个汽车中队到出关参战，以增强诺门坎地区。
此外，日军大本营还积极与德国进行接触，希望德国可以在苏联西部发动进攻。为此，日本甚至答应为波兰提供10亿日元的无息贷款作为借道的酬劳，但是却被希特勒给拒绝了。
更让日本感到愤怒的是，就在日军积极备战的时候，欧洲却传来消息，德国竟然苏联签订了互不侵犯条约。
这个消息不但惊呆了日本人，更让一直保持观望的英法大吃一惊。他们都期望崛起的德国人能够将注意力转移到东方，最好是能与苏联进行一场旷日持久的战争，为此他们不惜牺牲弱小国家的利益，例如奥地利、捷克斯洛伐克等国，纵容希特勒一再挑战凡尔赛条约，但是没想到换来的竟然是这样的结局。
1939年6月20日，两架“秃鹫”运输机载着纳粹德国代表团到达莫斯科。斯大林、莫洛托夫和里宾特洛甫通过两次会谈，当晚，双方正式签订了《苏德互不侵犯条约》。
《苏德互不侵犯条约》主要内容有：1.缔约双方保证不单独或联合其他国家彼此互相使用武力、侵犯或攻击行为。2.缔约一方如与第三国交战，另一缔约国不得给予第三国任何支持。3.缔约双方决不参加任何直接、间接反对另一缔约国的任何国家集团。4.双方以和平方式解决缔约国间的一切争端。5.条约有效期为10年。
除互不侵犯条约外，苏德双方还签订了一份秘密附加协议书，其中规定：1.属于波罗的海国家（芬兰、爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛）的地区如发生领土和政治变动时，立陶宛的北部疆界将成为德国和苏联势力范围的界限。在这方面，双方承认立陶宛在维尔诺地区的利益。2.如波兰发生领土和政治变动，苏德双方将大致以纳雷夫河、维斯杜拉河和桑河为势力分界。维持波兰独立是否符合双方利益，以及如何划界，只能在进一步的政治发展过程中才能确定。3.在东南欧方面，苏联关心在罗马尼亚的比萨拉比亚的利益，德国宣布在该地区政治上完全没有利害关系。4.双方将视本协议书为绝密文件。
能这样解决与德国之间的矛盾这远远出乎了斯大林的预料，对于日本斯大林其实根本就不担心，苏联不是中国，苏联军队不但数量多于中国，而且武器装备也远比中国军队精良，更重要的是苏联拥有强大的工业基础，尤其是重工业，这些都不是中国所能比的。
日本人现在连中国都收拾不了还想对苏联动手，要不是因为德国在东欧地区给苏联造成的巨大压力，同时更顾及德日同盟的关系，苏联早就派大军到远东地区了，岂能容忍日本矮子在哪里跳上窜下的。
苏联实际上担心的是德国人，德国强势崛起以及英法暧昧的态度给苏联造成的压力不是一般人所能想象的。尤其是3个月前斯大林邀请英法代表在莫斯科举行三国军事、政治谈判。谈判中，苏联向英法提出一些建议，包括缔结英、法、苏之间有效期5至10年的反侵略互助条约以及三国保障中欧和东欧国家的安全。
然而，由于英法各自有各自的小算盘，所以致使谈判毫无结果，拒绝了苏联提出的保障中欧和东南欧国家安全的建议。
现在苏联最大的威胁解除了，斯大林腰板终于可以挺直了说话，同时由于诺门坎地区的重大胜利以及陈锋这个盟友在东部草原的强势表现，让这位强人终于忍不住要露出锋利的爪子和狰狞的獠牙了。
6月26日，苏联最高统帅部决定向远东地区增兵15万，其中包括3个装甲师以及2个重炮旅，同时远东军区积极对远东地区的军队进行战前动员，远东的战事发生了新的变化。
德国盟友的“背叛”：令日本人又气又怒，但是却无可奈何，他们左右不了那位小胡子狂人，现在所能做的只是口头的抗议，同时不得不派出大使同苏联进行谈判。
不谈判是不行了，要是苏联红军的援兵抵达，那么再谈判可就不容易了。要是让苏联红军与支那陈锋联合起来那就更麻烦了，这次关东军一下子损失了2个师团，又被重创了2个师团，根本无力应对陈锋所部与苏联红军的全面进攻。