横扫千军如卷席——朱可夫的反击
诺门罕的战事持续了3个多月，日军虽一再受挫，却丝毫没有退意，一切迹象表明，继续防御无法遏止日军的疯狂意图，连续的胜利使苏军士气高涨，该大反攻了。苏军总参谋部决定总攻时间为8月20日(星期天)，因为按照惯例，日军前沿部队的军官有半数要轮流到海拉尔去休假。进攻的命令20日凌晨2点45分传达到一线连队，对面日军阵地一片沉寂，苏军反攻做到了最大的突然性。
总攻第二天，苏军两翼包抄的装甲部队顺利会师，完成了对日军的分割包围。同时，强大的炮火和密集的轰炸将日军所有前沿炮兵阵地、观测所、通讯站完全摧毁。第203伞兵旅突袭敌后，成功地切断了日军的补给线，日军已成瓮中之鳖。东京不肯认输，怎么也不愿相信堂堂的“大日本皇军”会失败，命令部队立刻反击，不能坐以待毙。(从总体上说，日本军队的作风二战时期应该算顽强的。在日本宣布投降前，几乎没有成建制缴枪的部队，这是日军惟一可以标榜的一点资本。)
8月24日凌晨，反攻部队纷纷从坍塌的工事中爬了出来，等日军完全脱离了阵地之后，苏军的炮火铺天盖地般打了过去，无处躲藏的日军伤亡惨重。一天的反击中，日军仅仅前进了不足两公里，但伤亡却是可怕的。有些地方尸体多得摞在了一起，让人无处下脚。日本战史记载：左翼进攻部队只剩下7名军官和87名士兵，旅团长小林少将右腿被打断，险些让人踩死；右翼进攻部队中了苏军埋伏，森田彻大佐率队冲锋被打成了“筛子”。关东军的疯狂反击失败后，防线全线崩溃，苏军追击到将军庙一线停了下来，歼灭关东军主力目的已基本达到，斯大林不想在远东引发苏日大战。
诺门罕前线的日军最后仅剩下400余人，整建制跑出来的只有骑兵联队百十人。关东军司令官植田谦吉辞职，前线总指挥小松原切腹自杀，参谋长冈本双腿被打断，后来这位大佐在海拉尔医院治疗时，不知怎么惹恼了伤兵，被人用刀活活地砍死在病床上。整个诺门罕战争期间日军损失了近50000人，步兵第23师团、第7师团、第8国境守备队(旅团)、第1独立守备队(旅团)和第1坦克师团几乎损失殆尽，11个特种兵联队彻底丧失了战斗力。高级军官的伤亡也是空前的，日本报纸哀叹：“大量高级军官如此集中的伤亡是日俄战争后从未有过的”。
