1939年5月初，几个蒙古牧民放牧越界，遭到了日本军队的射杀，对此苏军边防军大感吃惊，立刻调集了军队。日军以为苏军想要开战，于是日军前线指挥官决定先下手为强，在没有通报上级的情况下挑衅了苏军。就这样诺门罕战役打响了。
说起诺门罕战役的起因，得从1939年5月初的那件事讲起。当时几个蒙古牧民赶着马群越过哈拉哈河到东岸放牧，结果遭到日本军队开枪射杀。
苏军边防部队接到报告后觉得事态超出平常摩擦范围，马上调集附近军队加强防御部署。日军前线指挥官小松原道太郎看到苏军动作，以为对方要大举进攻，就在没有通报上级的情况下决定主动出击，通过炮击和步兵推进干扰苏蒙一侧集结。
这样原本的小纠纷迅速升级成诺门罕战役的开端。双方都在哈拉哈河两岸增派兵力，冲突规模一步步扩大。
这个事件其实有更早的背景，从1935年起日军和苏蒙方面就在边界问题上多次发生小冲突，日本关东军一直想借机试探苏联实力，为所谓北进计划铺路。
蒙古和满洲国对哈拉哈河两岸归属认定不同，放牧纠纷成了直接导火索。日军坚持以河为界，而苏蒙认为边界在河东更远地方，过去几年类似摩擦不断但都没闹这么大，这次直接把两国卷进来。
苏军起初没把这件事当大事，以为只是边境常见小摩擦。结果当他们发现日军不但没收手，反而源源不断往草原运兵时，才意识到事情闹大了。
莫斯科那边动作很快，直接把白俄罗斯军区副司令朱可夫叫过去，让他立刻赶到蒙古处理前线事务。
朱可夫在骑兵部队积累指挥经验，战后逐步升到师长军长级别，1939年初已经是白俄罗斯军区副司令。他到前线后看到原有指挥部设在离战场一百多公里外的地方，就撤换原军长自己接手指挥。
当时日军还觉得苏军水平跟日俄战争时差不多，一个师团能顶三个师团用。但朱可夫的到来让情况发生变化，他对机械化部队运用有自己一套，开始重新组织苏军力量应对日军行动。
战役打响后，日军在7月初趁夜色渡过哈拉哈河占领巴音查干山高地。苏军在朱可夫指挥下马上调动坦克旅投入战斗，投入150多辆坦克向高地推进。日军试图用士兵抱炸药包靠近坦克，但苏军坦克持续开火并向前推进，三天激战后日军残部撤回河东岸。
后来一支日军骑兵联队在战场发起冲锋，结果被苏军机枪扫射损失惨重。到了8月20日，朱可夫抓住日军军官多在休假的时机发动总攻，动用500多架飞机和500多辆坦克对日军阵地进行协同打击。
日军工事被摧毁，第23师团基本失去战斗力，只有几百人逃脱。关东军司令植田谦吉被迫辞职，小松原道太郎被免职转入预备役。
这场战役的后续发展让日本方面付出沉重代价。日军在诺门罕地区损失惨重，第23师团几乎全军覆没，关东军整体实力受损。