越过哈拉哈河的日军部队由此陷入了进退两难的境地。
听到远处传来的枪声爆炸声，甲队日军果断引爆了战机残骸，而后撤退至河岸边等待下一步指令。
乙队日军与渡河增援的骑兵中队会合一处，经过商议，由前者吸引外蒙骑兵的注意，后者绕过当面之敌向关押飞行员的兵营突进。20多公里的路程，轻装骑兵只消一个多小时就能往返。然而这支日军骑兵中队没能走出多远就被外蒙军队发现，双方旋即激烈交火，因对方部署有轻重机枪和迫击炮，日军骑兵被迫撤回到岸边。
意识到通过突袭作战救援己方飞行员的计划必定失败，日军第23师团指挥官小松原中将果断命令渡河人员携所俘外蒙官兵撤回东岸，以备双方协商交换俘虏。是夜，日军阵亡9人，受伤20人，俘获外蒙军官1人、士兵6人，外蒙边防部队的伤亡估计在40人以上。
从这一晚开始，事态的发展完全超出了小松原以及关东军司令部的预判。苏俄方面对日军的越境袭击行为大为震怒，在西线扩张无望而且得到互不侵犯条约保障稳定的情况下，他们早已将战略重心转移到了幅员辽阔且资源丰富的西伯利亚地区，无论在这个方向实施战略扩张还是战略防御，都需要一个缓冲地带来充当减压阀，以便降低日俄这两个军事强国之间发生冲突的可能性，外蒙古所扮演的无疑就是这个角色。近期以来，日本军队不但频频对外蒙边境实施航空侦察，居然还派遣地面部队越境搞袭击，是可忍孰不可忍，是时候给他们一些深刻教训了。
次日，苏俄革命军事委员会即向远东军区和远东特别集团军下达了作战命令，授权布柳赫尔元帅调动陆空部队坚决反击越境之敌，允许他们在反击行动中进行越境攻击。
刚满50岁的布柳赫尔元帅是苏维埃俄国的第一批统帅人物，就影响和战斗荣誉而言，是能够与图哈切夫斯基媲美的强人。他原是梅季希镇的一位普通钳工，后来成为荣膺红旗勋章和红星勋章的第一人，他指挥的部队在各个战场上威名远扬，功勋卓著，闻名全苏。他是西伯利亚的征服者和守卫者，是战胜远东白卫军和日本武装干涉者的英雄，是无数次交战和大战役的胜利者。在战斗中，他全身18处受伤，是一位在布尔什维克的领导下的一位杰出的军事首长，名声卓著、享有盛誉的战将。1924年和1926年，两次受苏俄政府的委派，化名“加伦”来华担任中国革命政府事顾问、黄埔军校顾问组长，在国民革命的北伐战争中起到了举足轻重作用。1929年发生中东路事件后，苏俄革命军事委员会决定将远东所有武装力量统一编入远东特别集团军。布柳赫尔被任命为该集团军司令。1929年中东路冲突时他指挥军队打败了奉系军阀部队，并且在远东建立了强大的防御。
值得一提的是，在斯维尔德洛夫的领导下，失去东欧“半壁江山”的苏俄克服重重困难，在列强战争的夹缝中顽强发展起来，其领土面积、统治人口乃至军队规模虽然不及旧时空的苏联，因为没有发动残酷的大清洗，军队始终保持着较高的向心力，诸多功勋战将和著名技术人员依然在为军队建设做着贡献。
接到最高指令，布柳赫尔元帅迅速搭乘军机从符拉迪沃斯托克飞赴乌兰巴托，并亲自调派部队完成发动军事反击的各项准备工作。出于对日本关东军的深刻了解，布柳赫尔元帅一开始就将此次反击作战定为军团规模，因此将驻扎外蒙的苏军部队尽数派往哈拉哈河一线，并从远东地区调来精锐的陆军航空部队。对于日军提出的交换战俘的建议，在请示了苏俄革命军事委员会之后，布柳赫尔元帅决定置之不理。
在日军突击队渡河袭击外蒙边防部队之后的第六天，苏俄和外蒙联军在诺门坎一带悄悄渡过哈拉哈河建立阵地——此地历来是蒙满边界的争议地区，外蒙方面主张的边界位于哈拉哈河东岸，满洲方面的主张则是以河为界，为此双方边防巡逻部队曾多次出现过剑拔弩张的武装对峙。
苏蒙军队积极调兵遣将，日本关东军那边也没有闲着。除驻海拉尔的第23师团所属部队陆续开抵边界地区备战，战力强悍的第7师团也作为预备部队开赴海拉尔，关东军司令部还将直属第1战车旅团的两个主力战车联队增派到了前线。
一如旧时空的历史轨迹，日军的战车部队无论规模还是技术都是发展较慢的，在侵略中国、横扫东南亚的战争行动中，他们的轻型战车足够应付各种攻坚战和运动战，加之日本的大多数军费都投入了海军建设，着实没有精力和财力来发展战车部队。苏俄军队恰恰与之相反，由于在波罗的海和黑海的战略处境非常糟糕，他们的海军建设被置于末位，航空兵和装甲部队的发展得到了优先保障，而且在二三十年代，苏俄利用自己武装中立的特殊地位从美英阵营获得了大量的援助。至30年代末，苏俄军队装备的战车和装甲车多达35000余辆，其装甲部队在规模上足以跟德国军队相媲美，而且主力战车的技术含量一点也不低——装备数量最多的C-35即为20吨级的中型战车，装备57毫米长管炮，装甲厚度为10-50毫米，标准配置是5名成员，总体作战性能较日军的“小豆战车”高出了几个等级。
对于苏蒙军队在诺门坎地区的行动，日军很快做出了反应。引发冲突的“元凶”——日本关东军飞行侦察第10战队，会同第24战队展开了频繁的航空侦察，将苏蒙军队的部署规模和军事动向摸得一清二楚，日军第23师团和第7师团藉此调整作战部署，将主力部队集结至诺门坎东部和南部，关东军司令部向********和海拉尔增派了航空第7、第9战队，而且调来数千人的伪满部队。
日军突击队渡河袭击外蒙边防部队过后的第11天，完成集结部署的苏蒙军队以惩戒之名对日军发动反击，400多架苏军战机首先对日军在海拉尔等地的航空基地和交通枢纽展开空袭，摧毁日军战机三十余架，破坏了海拉尔及周边的铁路设施。同一天，苏蒙军队向哈拉哈东岸的日满军队阵地展开猛烈炮击。
持续好几个小时的炮击结束后，置身堑壕的日军士兵们先是听到沉闷的发动机轰鸣声，紧接着，视线中出现了一大片黑色潮水，潮水迅速蔓延而至，当他们现那是一片由战车、装甲车、摩托车以及卡车组成的钢铁洪流时，一个个目瞪口呆。
苏俄军队的数百辆战车和装甲车如同一柄锋利的镰刀，急速向日军阵地扫来。当日军急急忙忙将大炮调转方向进行阻拦射击的时候，苏俄军队的装甲集群已经一头扎进日军延绵十数公里的防御阵，然后化身成为一把巨大的电锯，在日军阵地上咆哮着、撕扯着。
日军士兵惊恐地看着这些涂着红色五星的钢铁巨兽横冲直撞，自己却无法用子弹、刺刀和机枪对它们造成伤害。为给己方部队减轻正面压力，第23师团所属的两个骑兵中队勇敢地迂回侧翼，但仅仅一刻钟之后，他们就见识到了苏式钢铁洪流的威力，张牙舞爪的骑兵一片片坠落马下，有的受伤哀嚎，有的连声音都没来得及发出就变成了尸体。
钢铁怪兽们还在阵地上肆虐，猛烈的机枪子弹又随着大批苏军摩托车而出现，后面卡车上的苏俄士兵将更加准确的枪弹倾泻到了日军阵地上。抵近日军阵地后，苏俄军队的卡车纷纷停了下来，士兵们或是跳下卡车建立一个个临时阵地，或是在卡车上用步枪和机枪向附近的日军射击，摩托车则不停在周围打转，疯狂猎杀着敢于冒头的日本人。
在遭到着突如其来的打击之后，日军士兵们顿时变得茫然不知所措，那些外形丑陋的铁疙瘩俨然成为他们心中最恐惧的东西，上面一根根炮管不断喷车橘红的火焰，炮弹几乎不在空中作任何停留便一头撞进人群之中，铁质的履带发出铿锵刺耳的声音将战车快速推向前方，炽烈的火舌更是一遍遍鞭笞着他们的阵地……