自7月31日，一部蘇軍在張古峰東側就地堅守之後，8月1日一整天，蘇軍都在進行反擊，部署於哈桑湖北端地區的蘇軍炮兵從上午9點開始，就對張古峰及沙草峰進行連續炮擊，接著又在中午時分，先後出動13o架飛機，對張古峰、沙草峰地區、圖門江以西的古城、甑山一帶的日軍炮兵陣地進行轟炸。
8月2日上午，蘇軍先以炮兵對張古峰南面的52高地進行猛烈的炮擊，接著又以飛機對52高地進行了連續的轟炸，接著約兩個營的步兵對日軍步兵第75聯隊第1o中隊防守的52高地起了攻擊。
防守在張古峰的步兵第75聯隊第3大隊長-平原靜夫少佐在率大隊主力及作為預備隊的第1大隊向52高地增援之後，與蘇軍形成了，兩個步兵大隊對陣兩個營的兵力對比。
激戰至下午時分，蘇軍暫時後撤。在52高地的日軍也得以喘息，修復陣地、補充彈藥、後送傷員、以準備迎接蘇軍隨時可能起的新的進攻。
下午17時左右，蘇軍又以炮擊、空襲為掩護，然後在戰車的配屬下，以約兩個營的步兵繼續對52高地攻擊。而日軍則依托陣地實施抵抗，並擊退蘇軍進攻。
晚間21時蘇軍再次向52高地起進攻，但仍未能突破日軍防禦，只是在52高地附近約3oo處構築工事、形成與日軍的近距離的對峙。而在沙草峰方面，蘇軍在上午進行了轟炸之後，以約1個營在戰車的掩護下起進攻，與日軍步兵第76聯隊第1大隊生激戰。
隨後地幾天裡。蘇軍仍以火炮、戰車掩護步兵對張古峰地區的日軍不斷攻擊。炮兵則是連續轟擊52高地、張古峰、沙草峰陣地。
根據蘇軍在哈桑湖以東的張古峰正面，集中了大量炮兵和部隊，在張古峰以北約2o公里的五家子和東北方向的香山洞一線集結了大量步兵、炮兵、戰車等情況，日軍認為蘇軍將從北面經沙草峰向張古峰動大的攻勢，因而步兵第17旅團長-森本伸樹決定將控制在手裡的預備隊步兵第73聯隊第1大隊歸建，以增加步兵第73聯隊在沙草峰地兵力，另調步兵第75聯隊第2大隊為旅團預備隊。
僵持到8月6日。蘇軍按計劃起了對張古峰地區的總攻。其以第32師及1個戰車營從北面攻佔沙草峰；以第4o師及1個戰車營，從南面攻佔52高地，然後按計劃，這兩個師從南北攻佔張古峰。/\另以舟艇群橫渡哈桑湖，向張古峰東坡運送部隊。
天剛亮，蘇軍全線攻擊便開始。當天共有約15o架次飛機配合炮兵，對52高地、張古峰山頂，將軍峰、沙草峰、松乙峰高地、圖門江各渡口進行了轟炸與炮擊。戰車則掩護步兵對日軍的陣地進行連續的進攻。進攻5高地的蘇軍，在戰車的掩護下，到上午11時便佔領了日軍的大部陣地。
而佔據在張古峰南坡及山頂的日軍共2個中隊，面對著從南部進攻地蘇軍戰車與步兵約3個營很快便是支持不在。佐籐幸德只得急調第1大隊至山頂增援，並由接替7月31日戰死的中野籐七少佐、剛從聯隊副官調至第1大隊任代理大隊長的一本義郎少佐統一指揮山頂的防禦，另又派步兵第2大隊進至第9中隊陣地北側。堵擊向張古峰進攻地蘇軍。
而沙草峰方面，6日晨，蘇軍在戰車部隊的掩護下，推進至日軍陣地前不足2oo米之處，此時位於圖門江以西的古城日軍炮兵群為阻止蘇軍則對該地進行炮擊，雙方遂爆炮戰。
8月7日以後，蘇軍地反擊更形加緊，其不僅投入了大量的炮兵、裝甲部隊和航空兵，更以遮天蓋地的優勢火力，來殺傷日軍的有生力量。/\防守52高地的步兵第75聯隊第3大隊及防守張古峰南坡的第9中隊。均在蘇軍火力下遭到慘重損失。而蘇軍則以步兵約3個營於上午11時在戰車掩護下。在52高地的東側作攻擊的準備；另一部約2個連在1o余輛戰車掩護下，向日軍第9中隊的陣地推進。
下午時分。蘇軍對日軍這兩個守備陣地進行了長達一個小時的炮擊，隨即以戰車為先導。步兵在後，分別向這兩個日軍守備陣地實施攻擊。蘇軍戰車甚至突入到陣地中，以至於防守這一地區地步兵第75聯隊第3大隊長-平原靜夫少佐只得組織部隊抱起炸藥包，配合以射炮對戰車地近距離射擊，實施反戰車作戰，同時以預備隊對進攻的蘇軍進行逆襲。
鑒於52高地地形勢已非常危急，佐籐幸德急調步兵73聯隊第1大隊至該地增援。方才穩定局面。而當增援的第1大隊長小島三郎少佐率所屬部隊進至5高地之後，卻現陣地上已是一片混亂，在經過一番戰鬥後，小島部隊才算穩住了局面。
而第3大隊在這個陣地上，當天便是死傷慘重，包括第3大隊長、第1o中隊長、重機關銃中隊長在內地多數官兵都死傷了。
而守備在張古峰東坡的步兵75聯隊第9中隊則在蘇軍炮兵、戰車和約兩個連的攻擊下崩潰了，中隊長受了重傷，中隊所剩人員被迫全部突圍。
經8月7日的戰鬥後，守禦在張古峰的步兵第75聯隊傷亡較大，因此步兵第37旅團只得急調步兵第76聯隊第2大隊進入山頂，並由該大隊長佐籐又三郎少佐指揮山上殘存的第6中隊（該中隊尚存人）、第2重機關銃中隊（尚存12人）、聯隊炮中隊（尚存19名、炮已全部被擊毀），以恢復原先由第1大隊防守的位置。
到了下午，為了加強山頂上的防守力量，步兵第75聯隊又派遣下村肇少佐率第2大隊實施增援山頂。而當夜。蘇軍約1個營地兵力於23時左右在炮兵掩護下，就給了在山頂上的這兩個日軍大隊以一個下馬威。
8月8日，蘇軍繼續對張古峰頂上的日軍陣地實施炮擊。拂曉與午後，先後出動戰車掩護步兵接連進行攻擊；而沙草峰與5高地也遭到蘇軍炮擊和空軍轟炸。\這一天增調的九o式野炮門，15加農炮2門以及高炮部隊和大野宣明的步兵38旅團司令部、長勇大佐的步兵74聯隊進抵戰地。
第19師團長-尾高中將遂從步兵第74聯隊中抽出第1大隊、聯隊炮、射炮中隊歸於第37旅團長森本申樹指揮。
由於當日上午，尾高師團長視察了步兵37旅團，在研究戰況後。認為必須恢復步兵75聯隊第9中隊丟掉的在張古峰東南坡上地陣地，才能使52高地與張古峰山頂在防禦上構成聯繫。所以森本旅團長遂下令步兵76聯隊長-大城戶三治大佐立即率該部第3大隊及步兵第74聯隊第1中隊，對該處蘇軍進行攻擊，予以陣地佔領。
大城戶於指揮的步兵於當天夜間23時向該地急襲時，卻遭到了蘇軍的猛烈抵抗。戰至次日天明，日軍也未取得結果。
鑒於連日作戰，部隊傷亡較大。朝鮮軍司令官-中村孝太郎中將遂根據戰場傷亡情況，於8日做出決定。將第19師團留在後方的最後1個大隊-步兵第7聯隊第3大隊調往戰場。
8月9日，蘇軍仍然以優勢的炮火及戰車掩護，進行連續攻擊。在對張鼓山進行了猛烈的炮擊之後，接著又以約2個營步兵在戰車的掩護下起進攻。而由大城戶三治聯隊長所率的進攻部隊，在經8日地大半夜、9日一整天的進攻後，也未能攻佔第9中隊所失去的張古峰南坡陣地。反倒是蘇軍的猛烈轟炸、炮擊。配以戰車掩護步兵進攻，便是使日軍第19師團迅遭到了嚴重損失。步兵第75聯隊第1大隊僅剩3o人，其他聯隊地情況也是如此。
8月1o日，蘇軍依然在炮擊後，由戰車掩護步兵對52高地、張古峰山頂和沙草峰進行攻擊，終日鏖戰下來，蘇軍終於在夜間佔領了張古峰山頂日軍的陣地一部。而由於前方兵力不斷的消耗，當日第19師團將最後地主力步兵第74聯隊投入戰場，交由森本伸樹指揮，部署到第一線地帶。
而根據戰場情況。日軍大本營也於8月1o日對張古峰地區的戰事。作出了新的決定，調關東軍、駐蒙軍的兩個高炮隊、野戰重炮兵第2聯隊、車載獨立工兵1隊。關東軍第6列車醫院歸朝鮮軍指揮。調駐大連地區的三宅俊雄中將的第1o4師團，到圖門地區集中。而此時第1o4師團已領受進攻廣東的任務，正在大連待命出海。調遣駐國內歧阜縣各務原機場的戰鬥飛行第59戰隊進駐延吉，歸駐朝鮮的第2飛行團指揮。
而此時，關東軍方面也為了策應張古峰地區作戰和防備萬一，動員了8個師團進行了作戰準備和調遣，駐東寧的第12師團、綏芬河地第8師團，作好戰鬥準備；駐牡丹江掖河地第2師團，前進至細鱗河；駐佳木斯的第4師團主力南移至勃利；駐孫吳地第1師團派遣至黑龍江沿岸；駐齊齊哈爾的第7師團準備隨時支援黑河及海拉爾邊境地區作戰；第1o4師團根據其大本營地命令，由大連調至張古峰對面的圖門江邊；駐海拉爾的第23師團加強滿洲裡方向的警戒。
而此時，視察張古峰戰場的大本營高級參謀-寺田稚雄大佐在回到東京以後，根據戰場的不利態勢及慘烈狀況向多田駿參謀次長提議，必須在當晚撤退，否則只會招致更多無意義傷亡的意見。於是在這種知道思想下，蘇日張古峰停戰協定，於8月1o日夜間24時在莫斯科簽字。按該協定日軍由現佔據線後退1ooo米，蘇軍從1日夜24時佔據現在位置。
張古峰事件，在日軍大本營、6軍參謀本部及部隊指揮官們的眼中看來，這是蘇聯在外交上、軍事上支援中國國民政府，用軍事行動，直接牽制日軍向中國內地的武漢、廣東動進攻的一種卑鄙伎倆。