陳鋒所部在東部草原縱橫捭闔的時候，蘇聯軍隊也沒有閒著，也許是被陳鋒所部給刺激到了，為早日解決諾門坎地區戰事，蘇軍統帥部決定在塔木察格布拉格的第57特別軍擴編成第1集團軍，朱可夫被任命為集團軍司令員。
第1集團軍總兵力6萬餘人，下轄即第57師、第82師、第152師3個步兵師、摩托化第36師，機械化第5旅，裝甲第7旅、第8旅、第9旅，坦克第6旅、第7旅、第11旅，空降第212旅、機槍第5旅、炮兵第185團，反坦克炮第37、85營，第63、66、150防空營等其他部隊。另外，外蒙騎兵第6師、騎兵第8師等部隊也歸蘇聯第一集團軍指揮，至此，集結在諾門坎地區的蘇蒙聯軍竟然達到了10萬餘人。集中在前線的坦克多達500輛、裝甲車346輛、大炮542門、飛機515架。
另外，蘇聯方面為了打贏這一仗，打消日本人對蘇聯遠東地區發動全面進攻的陰謀。在斯大林的親自命令下，動用鐵路晝夜不停的運送來18000噸炮彈，6500噸炸彈，7000噸燃料，4000噸糧食和4000噸物資、3000輛載重汽車。
同時，以免出現東西兩線作戰的危險，蘇聯積極同德國進行接觸。而德國方面的回應也讓蘇聯很是欣喜，於是蘇聯一邊與日本進行戰爭，一邊則是與日本的盟友德國進行談判。
日軍的幾次進攻令朱可夫對於對面的敵人有了一定的瞭解。覺得那些日本矮子應該沒有想像中那麼強悍，因此朱可夫與下面的軍官們商議了幾次，決定率先向日軍發動進攻，以此來取得戰爭的主動權。
6月11日，就在開魯城下戰鬥正酣之時，蘇聯第一集團軍司令部下達了總攻的命令，之所以選擇這一天發動總攻，完全是因為蘇聯的情報人員得到消息，按照慣例，每到星期日。前線的日軍高級軍官都會輪流回海拉爾去休假。
11日凌晨2點10分。總攻的命令傳達到一線連隊，對面日軍陣地一片沉寂，蘇軍反攻做到了最大的突然性。
按照作戰計劃，蘇蒙軍將出動3個步兵師。2個騎兵師。5個裝甲旅。1個機槍旅，1個空降旅以及大量的飛機、大炮對巴音查崗高地周圍的日軍展開大規模的進攻。由於前段時間日軍損失慘重，大量的戰車部隊被圍殲。因此前線的日軍只有少量的坦克和裝甲車，反坦克武器也少的可憐，因此戰鬥從一開始就不是一場公平的決鬥。
雖然遭到蘇軍成千上萬噸炮彈猛烈轟炸，還被蘇軍裝甲部隊合圍，但日軍毫無懼色，在陣地上勇敢地和蘇軍激戰。構築在蒙古曠野上的土木機構工事很快被蘇軍的大炮轟成平地，日軍就依托單兵用工兵鐵鍬挖成的簡易單兵掩體作戰。
戰至6月14日，日軍第23師團已經被完全合圍了。在蘇軍重炮群、坦克群、航空炸彈的猛烈轟擊下，日軍第23師團損失慘重。第六軍前來增援的八千多部隊在路上遭到蘇聯空軍的猛烈轟炸，損失過半，暫時無力前進。
17日，就在東部草原傳來日軍第12師團全軍覆沒的消息之後，朱可夫下達了對包圍圈裡日軍最後一戰的命令。數萬蘇聯紅軍在坦克大炮飛機的好掩護下，向日軍簡陋的陣地發動了總攻。
是役，蘇軍全殲日軍第23師團搜索隊，日軍第23師團第23步兵旅團第64步兵聯隊、第71步兵聯隊被全殲，第72步兵聯隊被重創。第13野炮聯隊、第23工兵聯隊、第23運輸聯隊傷亡過半。同時日軍第7師團第26聯隊第1大隊、第2大隊以及第64聯隊和炮兵第13聯隊被蘇軍大部殲滅，第64聯隊長山縣武光大佐、炮兵第13聯隊長伊勢高秀大佐、23師團第71聯隊長森田徹大佐均被擊斃，另外此戰日軍損失了一半以上的槍支彈藥和幾乎全部的重武器。
南北兩線都遭到慘敗，這讓關東軍司令部大驚失色，關東軍司令部植田大將一邊命令仙台第二師團以及第29師團、第7師團8000人、高炮部隊和國境守備隊主力向諾門坎前進，增援海拉爾守軍。同時植田大將向國內求援，請求大本營增加更多的部隊到中國東北。
日軍大本營知道事情的嚴重性，如果蘇聯和陳鋒所部同時向偽滿洲國進攻的話，那事情可就麻煩了。1939年6月22日，鑒於日軍在諾門坎地區的不利情況，日軍大本營決定從中國關內戰場調集第5師團(駐紮廣州）、第6師團（安徽安慶），野戰重炮兵第9、第10聯隊，速射炮9個中隊，16個野戰高炮隊，1個飛行戰隊，22個汽車中隊到出關參戰，以增強諾門坎地區。
此外，日軍大本營還積極與德國進行接觸，希望德國可以在蘇聯西部發動進攻。為此，日本甚至答應為波蘭提供10億日元的無息貸款作為借道的酬勞，但是卻被希特勒給拒絕了。
更讓日本感到憤怒的是，就在日軍積極備戰的時候，歐洲卻傳來消息，德國竟然蘇聯簽訂了互不侵犯犯條約。
這個消息不但驚呆了日本人，更讓一直保持觀望的英法大吃一驚。他們都期望崛起的德國人能夠將注意力轉移到東方，最好是能與蘇聯進行一場曠日持久的戰爭，為此他們不惜犧牲弱小國家的利益，例如奧地利、捷克斯洛伐克等國，縱容希特勒一再挑戰凡爾賽條約，但是沒想到換來的竟然是這樣的結局。
1939年6月20日，兩架「禿鷲」運輸機載著納粹德國代表團到達莫斯科。斯大林、莫洛托夫和裡賓特洛甫通過兩次會談，當晚，雙方正式簽訂了《蘇德互不侵犯條約》。
《蘇德互不侵犯條約》主要內容有：1.締約雙方保證不單獨或聯合其他國家彼此互相使用武力、侵犯或攻擊行為。2.締約一方如與第三國交戰，另一締約國不得給予第三國任何支持。3.締約雙方決不參加任何直接、間接反對另一締約國的任何國家集團。4.雙方以和平方式解決締約國間的一切爭端。5.條約有效期為10年。
除互不侵犯條約外，蘇德雙方還簽訂了一份秘密附加協議書，其中規定：1.屬於波羅的海國家（芬蘭、愛沙尼亞、拉脫維亞、立陶宛）的地區如發生領土和政治變動時，立陶宛的北部疆界將成為德國和蘇聯勢力範圍的界限。在這方面，雙方承認立陶宛在維爾諾地區的利益。2.如波蘭發生領土和政治變動，蘇德雙方將大致以納雷夫河、維斯杜拉河和桑河為勢力分界。維持波蘭**是否符合雙方利益，以及如何劃界，只能在進一步的政治發展過程中才能確定。3.在東南歐方面，蘇聯關心在羅馬尼亞的比薩拉比亞的利益，德國宣佈在該地區政治上完全沒有利害關係。4.雙方將視本協議書為絕密文件。
能這樣解決與德國之間的矛盾這遠遠出乎了斯大林的預料，對於日本斯大林其實根本就不擔心，蘇聯不是中國，蘇聯軍隊不但數量多於中國，而且武器裝備也遠比中**隊精良，更重要的是蘇聯擁有強大的工業基礎，尤其是重工業，這些都不是中國所能比的。
日本人現在連中國都收拾不了還想對蘇聯動手，要不是因為德國在東歐地區給蘇聯造成的巨大壓力，同時更顧及德日同盟的關係，蘇聯早就派大軍到遠東地區了，豈能容忍日本矮子在哪裡跳上竄下的。
蘇聯實際上擔心的是德國人，德國強勢崛起以及英法曖昧的態度給蘇聯造成的壓力不是一般人所能想像的。尤其是3個月前斯大林邀請英法代表在莫斯科舉行三**事、政治談判。談判中，蘇聯向英法提出一些建議，包括締結英、法、蘇之間有效期5至10年的反侵略互助條約以及三國保障中歐和東歐國家的安全。
然而，由於英法各自有各自的小算盤，所以致使談判毫無結果，拒絕了蘇聯提出的保障中歐和東南歐國家安全的建議。
現在蘇聯最大的威脅解除了，斯大林腰板終於可以挺直了說話，同時由於諾門坎地區的重大勝利以及陳鋒這個盟友在東部草原的強勢表現，讓這位強人終於忍不住要露出鋒利的爪子和猙獰的獠牙了。
6月26日，蘇聯最高統帥部決定向遠東地區增兵15萬，其中包括3個裝甲師以及2個重炮旅，同時遠東軍區積極對遠東地區的軍隊進行戰前動員，遠東的戰事發生了新的變化。
德國盟友的「背叛」：令日本人又氣又怒，但是卻無可奈何，他們左右不了那位小鬍子狂人，現在所能做的只是口頭的抗議，同時不得不派出大使同蘇聯進行談判。
不談判是不行了，要是蘇聯紅軍的援兵抵達，那麼再談判可就不容易了。要是讓蘇聯紅軍與支那陳鋒聯合起來那就更麻煩了，這次關東軍一下子損失了2個師團，又被重創了2個師團，根本無力應對陳鋒所部與蘇聯紅軍的全面進攻。(……)