哈桑湖畔的惨败并不能使日本军阀放弃向北扩张的计划，他们只是选择了新的冒险地点。这一次他们选中的是蒙古哈勒欣河地区，那是一片同苏联外贝加尔地区接壤的荒无人烟的草原。日本的几个地形测绘组开向蒙古边界。关东军急急忙忙向未来的冲突地点铺设铁路，修筑公路，修建仓库、机场、营房，以及其它大规模战争所必须的设施。
陆军次官东条将军公开宣称：“我们要把匾额擦洗干净！”这句日本谚语大致相当于汉语里的“重振旗鼓”。
到1939年，日本许多报纸上都登出了这一边界地区的地图，图中把哈勒欣河地区划归日本扶植的傀儡政权“满洲国”。日本人气势汹汹，要为他们的奴才向蒙古讨还被侵占的土地。
德国法西斯强占捷克斯洛伐克苏台德地区的行动，更为日本军阀的战争情绪加了温。日本参谋本部重新提出了进攻苏联的大津计划。作战部长本庄提出了全套作战方案。一旦日、苏战争爆发，日军将首先猛攻哈巴罗夫斯克，把它同滨海地区割裂出去。为此，将动用12个步兵师、2个炮兵团、1个坦克团、2个骑兵旅、5个轰炸机大队。然后用7个师的兵力，配属技术部队、炮兵航空兵和破坏队，继续向北推进。北线获得成功后，西线立即开始行动，任务是向赤塔前进，以便占领直到贝加尔湖的全部苏联领土。同时，日本认为远东地区远离苏联的政治经济中心，仅占领这些地区尚不足以决定战争的胜负，所以决定进行毁灭性的战争，以便在苏联内部造成精神上的打击。
从1939年1月起，日军不断在哈勒欣河一带侵入蒙古边境。5月14日，300多名日本骑兵进攻蒙古哨所，追击撤退的蒙古边防战士，一直抵达哈勒欣河东岸，深入蒙古境内达20公里。日本空军支援了骑兵的行动。
战争已迫在眉睫。
这时，经过700公里长途徒步跋涉的苏联红军，也正在接近哈勒欣河地区。他们沿途经过的全是遍布石头的草原，没有遇上一个村落，甚至没看到一个蒙古包，只偶尔能见到放牧的畜群。粮食、饮水、弹药、燃料的补给都相当困难。而日本人已经铺好了直达后方的铁路。
苏联红军首先进入战斗的是一个摩托机械化混成营。这个营有1200名战士，一个榴弹炮连、一个自行火炮连和一个装甲车连。日军立刻把它作为摧毁的主要对象，集中几倍于它的兵力，不断向它发动攻击。5月28日午夜，日军一个步兵团从正面向苏军混成营进攻，而骑兵从侧翼包抄，企图形成包围之势。混成营击退了敌人的进攻，但牺牲了70多位战士。
几天以后，日军又一次实行夜间突袭，以80辆坦克开道，一路横冲直撞过来。混成营顽强地抵挡住了日军坦克的冲击。次日拂晓，苏军装甲汽车逢对日军实行了反突击。疯狂的日军骑兵挥舞着马刀冲上来攻击装甲汽车，以为这种精神战术足以吓倒红军战士；但他们失算了，成批的日本骑兵横尸在装甲汽车前。激烈的战斗一直持续到中午，损失惨重的日军不得不退回原阵地。
疲惫不堪的苏军也无力乘胜追击。
战斗进入了相持阶段。
7月份，苏军指挥部下达了转入全线防御的命令。前线部队开始日以继夜地构筑防御工事。
这一动向很快被日军司令部发现。根据侦察部门的报告，苏军最多只能在哈勒欣河冲突地带集中1．1万名步兵和1000名骑兵，粮食和弹药要从700公里以外的基地运来，甚至伙房用的柴禾也要用汽车到几百公里以外去拉；苏军的后方又发生了牲畜流行病，使他们获得肉食品的困难大大增加……在这种状况下，苏军不要说发动进攻。连防御都坚持不了多少时间！ 相反，日军的情况则十分有利。，骑兵5000人；新的部队仍在源源不断地从铁路线上运来，到8月初，日军的兵力将达到苏军的5倍以上；日军的后方供应情况也相当稳定，完全可以保证军队参战的需要。总之，日军司令部得出结论，彻底粉碎苏联守军的日子不会太远了！
8月7日，日军司令部接到了参谋本部的绝密命令。命令是由联络官亲自送到司令官手中的，要求积极准备彻底歼灭哈勒欣河地区的苏联军队，并在发起总攻的前一天，派遣航空兵轰炸机团空袭苏联大后方的城市托姆斯克，以达到瓦解苏军斗志的目的……
日本将军个个兴高采烈，东京的报纸上一片预祝胜利的欢呼。陆军大臣坂垣主动对新闻记者发表谈话，宣布苏联人在远东已无能为力，事实上已承认了他们的失败！
苏联军队仍在进行长期防御的准备。夜里，从日军阵地上都可以听到苏军构筑工事的嘈杂声，挖土机在轰鸣，铁锹与石头撞击……日军侦察兵截听到苏联守军给后方的电报，他们要求后方增运建筑材料，并要求供给冬天御寒的棉衣……日军侦察兵还发现了发给红军战士的防御守册，里面强调了长期防御的必要性，以及打防御战的战术要点等等……一切迹象都表明，苏联军队打算把战争拖延过这个冬天。
日本人可不准备为了这么一块小小的土地拖延如此之久。他们完全可以在短时间内结束这里的战事。冬天到来之前，他们还将向苏联境内推进数百公里。他们最近就将对苏联守军实施毁灭性的打击。
日本军队已像一根压紧的弹簧，像沙漠里缩成一团的眼镜蛇，随时可以弹射出去，致敌死命。发动总攻的日子是由日军参谋本部选定的。关东军司令部签发了关于总攻时间的命令，装进结结实实的公文袋中，袋口用线密密缝死，并打上了火漆印，袋上印着醒目的“绝密”字样，由联络官送在前线各部队长官。只有那些应该知道这一秘密的人，才能在事前就知道，日军的总攻时间是1939年8月24日拂晓。
这一军事秘密虽然没有泄露，但却失去了任何意义。因为，8月20日，苏联军队突然先发制人，给予日本侵略军以空前严厉的打击。原来，苏联的所谓“长期防御”，不过是迷惑日本军队的计谋。在构筑防御工事的掩护下，大批苏联军队已秘密集结到了前线。仅仅三天，日本的阵线已全部崩溃。7万多精锐步兵落入了苏军的重围，很快便被彻底歼灭。苏联军队击毁了日军近200架飞机，打死、打伤和俘虏日军5万多人，缴获武器弹药无数。
8月24日拂晓，日本在哈勒欣河地区已经没有能够作战的军队了！这一惨败震动了日本全国。陆军大臣坂垣只得辞职，关东军司令官被撒换，参谋本部进行了改组，法西斯首相平沼和其他许多军政首脑也被迫卸任。