越過哈拉哈河的日軍部隊由此陷入了進退兩難的境地。
聽到遠處傳來的槍聲爆炸聲，甲隊日軍果斷引爆了戰機殘骸，而後撤退至河岸邊等待下一步指令。
乙隊日軍與渡河增援的騎兵中隊會合一處，經過商議，由前者吸引外蒙騎兵的注意，後者繞過當面之敵向關押飛行員的兵營突進。20多公里的路程，輕裝騎兵只消一個多小時就能往返。然而這支日軍騎兵中隊沒能走出多遠就被外蒙軍隊發現，雙方旋即激烈交火，因對方部署有輕重機槍和迫擊炮，日軍騎兵被迫撤回到岸邊。
意識到通過突襲作戰救援己方飛行員的計劃必定失敗，日軍第23師團指揮官小松原中將果斷命令渡河人員攜所俘外蒙官兵撤回東岸，以備雙方協商交換俘虜。是夜，日軍陣亡9人，受傷20人，俘獲外蒙軍官1人、士兵6人，外蒙邊防部隊的傷亡估計在40人以上。
從這一晚開始，事態的發展完全超出了小松原以及關東軍司令部的預判。蘇俄方面對日軍的越境襲擊行爲大爲震怒，在西線擴張無望而且得到互不侵犯條約保障穩定的情況下，他們早已將戰略重心轉移到了幅員遼闊且資源豐富的西伯利亞地區，無論在這個方向實施戰略擴張還是戰略防禦，都需要一個緩衝地帶來充當減壓閥，以便降低日俄這兩個軍事強國之間發生衝突的可能性，外蒙古所扮演的無疑就是這個角色。近期以來，日本軍隊不但頻頻對外蒙邊境實施航空偵察，居然還派遣地面部隊越境搞襲擊，是可忍孰不可忍，是時候給他們一些深刻教訓了。
次日，蘇俄革命軍事委員會即向遠東軍區和遠東特別集團軍下達了作戰命令，授權布柳赫爾元帥調動陸空部隊堅決反擊越境之敵，允許他們在反擊行動中進行越境攻擊。
剛滿50歲的布柳赫爾元帥是蘇維埃俄國的第一批統帥人物，就影響和戰鬥榮譽而言，是能夠與圖哈切夫斯基媲美的強人。他原是梅季希鎮的一位普通鉗工，後來成爲榮膺紅旗勳章和紅星勳章的第一人，他指揮的部隊在各個戰場上威名遠揚，功勳卓著，聞名全蘇。他是西伯利亞的征服者和守衛者，是戰勝遠東白衛軍和日本武裝干涉者的英雄，是無數次交戰和大戰役的勝利者。在戰鬥中，他全身18處受傷，是一位在布爾什維克的領導下的一位傑出的軍事首長，名聲卓著、享有盛譽的戰將。1924年和1926年，兩次受蘇俄政府的委派，化名“加倫”來華擔任中國革命政府事顧問、黃埔軍校顧問組長，在國民革命的北伐戰爭中起到了舉足輕重作用。1929年發生中東路事件後，蘇俄革命軍事委員會決定將遠東所有武裝力量統一編入遠東特別集團軍。布柳赫爾被任命爲該集團軍司令。1929年中東路衝突時他指揮軍隊打敗了奉系軍閥部隊，並且在遠東建立了強大的防禦。
值得一提的是，在斯維爾德洛夫的領導下，失去東歐“半壁江山”的蘇俄克服重重困難，在列強戰爭的夾縫中頑強發展起來，其領土面積、統治人口乃至軍隊規模雖然不及舊時空的蘇聯，因爲沒有發動殘酷的大清洗，軍隊始終保持着較高的向心力，諸多功勳戰將和著名技術人員依然在爲軍隊建設做着貢獻。
接到最高指令，布柳赫爾元帥迅速搭乘軍機從符拉迪沃斯託克飛赴烏蘭巴托，並親自調派部隊完成發動軍事反擊的各項準備工作。出於對日本關東軍的深刻了解，布柳赫爾元帥一開始就將此次反擊作戰定爲軍團規模，因此將駐紮外蒙的蘇軍部隊盡數派往哈拉哈河一線，並從遠東地區調來精銳的陸軍航空部隊。對於日軍提出的交換戰俘的建議，在請示了蘇俄革命軍事委員會之後，布柳赫爾元帥決定置之不理。
在日軍突擊隊渡河襲擊外蒙邊防部隊之後的第六天，蘇俄和外蒙聯軍在諾門坎一帶悄悄渡過哈拉哈河建立陣地——此地歷來是蒙滿邊界的爭議地區，外蒙方面主張的邊界位於哈拉哈河東岸，滿洲方面的主張則是以河爲界，爲此雙方邊防巡邏部隊曾多次出現過劍拔弩張的武裝對峙。
蘇蒙軍隊積極調兵遣將，日本關東軍那邊也沒有閒着。除駐海拉爾的第23師團所屬部隊陸續開抵邊界地區備戰，戰力強悍的第7師團也作爲預備部隊開赴海拉爾，關東軍司令部還將直屬第1戰車旅團的兩個主力戰車聯隊增派到了前線。
一如舊時空的歷史軌跡，日軍的戰車部隊無論規模還是技術都是發展較慢的，在侵略中國、橫掃東南亞的戰爭行動中，他們的輕型戰車足夠應付各種攻堅戰和運動戰，加之日本的大多數軍費都投入了海軍建設，着實沒有精力和財力來發展戰車部隊。蘇俄軍隊恰恰與之相反，由於在波羅的海和黑海的戰略處境非常糟糕，他們的海軍建設被置於末位，航空兵和裝甲部隊的發展得到了優先保障，而且在二三十年代，蘇俄利用自己武裝中立的特殊地位從美英陣營獲得了大量的援助。至30年代末，蘇俄軍隊裝備的戰車和裝甲車多達35000餘輛，其裝甲部隊在規模上足以跟德*隊相媲美，而且主力戰車的技術含量一點也不低——裝備數量最多的c-35即爲20噸級的中型戰車，裝備57毫米長管炮，裝甲厚度爲10-50毫米，標準配置是5名成員，總體作戰性能較日軍的“小豆戰車”高出了幾個等級。
對於蘇蒙軍隊在諾門坎地區的行動，日軍很快做出了反應。引發衝突的“元兇”——日本關東軍飛行偵察第10戰隊，會同第24戰隊展開了頻繁的航空偵察，將蘇蒙軍隊的部署規模和軍事動向摸得一清二楚，日軍第23師團和第7師團藉此調整作戰部署，將主力部隊集結至諾門坎東部和南部，關東軍司令部向********和海拉爾增派了航空第7、第9戰隊，而且調來數千人的僞滿部隊。
日軍突擊隊渡河襲擊外蒙邊防部隊過後的第11天，完成集結部署的蘇蒙軍隊以懲戒之名對日軍發動反擊，400多架蘇軍戰機首先對日軍在海拉爾等地的航空基地和交通樞紐展開空襲，摧毀日軍戰機三十餘架，破壞了海拉爾及周邊的鐵路設施。同一天，蘇蒙軍隊向哈拉哈東岸的日滿軍隊陣地展開猛烈炮擊。
持續好幾個小時的炮擊結束後，置身塹壕的日軍士兵們先是聽到沉悶的發動機轟鳴聲，緊接着，視線中出現了一大片黑色潮水，潮水迅速蔓延而至，當他們現那是一片由戰車、裝甲車、摩托車以及卡車組成的鋼鐵洪流時，一個個目瞪口呆。
蘇俄軍隊的數百輛戰車和裝甲車如同一柄鋒利的鐮刀，急速向日軍陣地掃來。當日軍急急忙忙將大炮調轉方向進行阻攔射擊的時候，蘇俄軍隊的裝甲集羣已經一頭扎進日軍延綿十數公里的防禦陣，然後化身成爲一把巨大的電鋸，在日軍陣地上咆哮着、撕扯着。
日軍士兵驚恐地看着這些塗着紅色五星的鋼鐵巨獸橫衝直撞，自己卻無法用子彈、刺刀和機槍對它們造成傷害。爲給己方部隊減輕正面壓力，第23師團所屬的兩個騎兵中隊勇敢地迂迴側翼，但僅僅一刻鐘之後，他們就見識到了蘇式鋼鐵洪流的威力，張牙舞爪的騎兵一片片墜落馬下，有的受傷哀嚎，有的連聲音都沒來得及發出就變成了屍體。
鋼鐵怪獸們還在陣地上肆虐，猛烈的機槍子彈又隨着大批蘇軍摩托車而出現，後面卡車上的蘇俄士兵將更加準確的槍彈傾瀉到了日軍陣地上。抵近日軍陣地後，蘇俄軍隊的卡車紛紛停了下來，士兵們或是跳下卡車建立一個個臨時陣地，或是在卡車上用步槍和機槍向附近的日軍射擊，摩托車則不停在周圍打轉，瘋狂獵殺着敢於冒頭的日本人。
在遭到着突如其來的打擊之後，日軍士兵們頓時變得茫然不知所措，那些外形醜陋的鐵疙瘩儼然成爲他們心中最恐懼的東西，上面一根根炮管不斷噴車橘紅的火焰，炮彈幾乎不在空中作任何停留便一頭撞進人羣之中，鐵質的履帶發出鏗鏘刺耳的聲音將戰車快速推向前方，熾烈的火舌更是一遍遍鞭笞着他們的陣地……