В середине 30-х гг. XX в. Япония, следуя своему агрессивному курсу в отношении соседних азиатских государств, обратила взор на Монгольскую Народную Республику (МНР), граничащую с созданным японцами на северо-востоке Китая марионеточным государством Манчжоу-го. Формальным поводом для претензий со стороны Японии стали разногласия в вопросе прохождения границы между МНР и Манчжоу-го. Переговоры летом 1935 г. между МНР и представляющими Манчжоу-го японцами не дали результатов — прежде всего из-за чрезмерных требований японской стороны.
В результате МНР обратилась за помощью к СССР, и в сентябре 1937 г. в соответствии с протоколом о взаимопомощи, подписанным 12 марта 1936 г., в Монголии был развёрнут 57-й особый стрелковый корпус (ОСК) под командованием комкора Н. В. Фекленко. Однако это не надолго остановило японских агрессоров, и в январе 1939 г. провокации на маньчжуро-монгольской границе возобновились.
11 мая японо-маньчжурские отряды численностью от 200 до 700 человек вторглись на территорию МНР, начав боевые действия. Японская авиация приступила к бомбардировкам территории МНР. Однако командование 57-го ОСК вплоть до 16 мая ничего не предпринимало для отражения агрессии, а его дальнейшие действия показали полную неготовность корпуса к ведению войны. В результате ожесточённых и кровопролитных боёв советско-монгольским частям с трудом удалось остановить наступление японцев на восточном берегу реки Халхин-Гол.
По результатам майских боёв комкор Фекленко был снят с должности командующего 57-м ОСК, а на его место был назначен комкор Г. К. Жуков, будущий легендарный полководец Второй мировой войны. Одновременно принимались меры по усилению группы советских войск в МНР, прибывали дополнительные воинские части, авиационные полки. Существенной проблемой было снабжение растущей группировки Красной армии, поскольку район боевых действий находился в 750 км от ближайшей железнодорожной станции. Для доставки горючего, боеприпасов и другого необходимого имущества широко использовались автотранспорт и авиация, причём в последнем случае на помощь малочисленным транспортным самолётам пришли четырёхмоторные тяжёлые бомбардировщики ТБ-3, которые взяли на себя значительную часть транспортных задач.
Пользуясь близостью своих коммуникаций, японцы к началу июля сосредоточили в районе боёв крупную группировку войск, насчитывавшую 38 тыс. человек, ЗЮ орудий, 135 танков и 225 самолётов. 2 июля они начали новое большое наступление, сумев прорвать оборону советских войск на левом фланге и переправиться через реку Халхин-Гол. Крупные силы противника устремились в тыл войскам Жукова, грозя им окружением. Жуков был вынужден бросить навстречу японцам 11-ю танковую бригаду без поддержки пехоты. В результате ценой тяжелейших потерь продвижение противника удалось остановить, а к вечеру подошедшие советско-монгольские части блокировали японский плацдарм на западном берегу Халхин-Гола. Удержать его японцам помогли хорошо укреплённые позиции на горе Баин-Цаган, прорвать которые советско-монгольские части не сумели. На следующий день японское командование всё же решило вывести свои части с западного берега. Поскольку переправа была возможна по одному-единственному мосту, советская авиация и артиллерия смогли нанести противнику, скопившемуся здесь, существенный урон, а сам мост был уничтожен, что вынудило японцев бросить значительное количество тяжёлого вооружения и техники. На правом фланге японцам удалось потеснить советские части, заняв две господствующие над местностью высоты. После этого бои временно затихли.
Японцы готовились взять реванш за июльское поражение. В составе развёрнутой в Маньчжурии Квантунской армии для действий в Монголии была сформирована 6-я армия под командованием генерала О. Риппо. Всего силы 6-й армии включали до 55 тыс. человек, 135 танков и более 300 орудий. Группировка ВВС насчитывала до 300 самолётов. Однако советские войска успели опередить противника в развёртывании и нанести удар первыми.
20 августа после мощнейшей артиллерийской и авиационной подготовки развёрнутая в МНР 1 -я армейская группа, насчитывавшая 57 тыс. человек, 542 орудия и миномёта, 498 танков, 385 бронемашин и 515 самолётов, перешла в наступление. Для борьбы с японской авиацией ещё в конце мая в помощь действующим в МНР авиаполкам прибыла группа советских асов — участников боёв в Испании и Китае во главе с заместителем начальника ВВС РККА Я. В. Смушкевичем. Для достижения господства в воздухе в Монголию были направлены новейшие образцы боевой авиатехники, включая последние модификации истребителя И-1б, в том числе с 20-миллиметровыми пушками, новые истребители-бипланы И-153 «Чайка». В боях на Халхин-Голе впервые в мировой практике нанесли удары авиационные реактивные установки (прототипы будущих знаменитых «катюш»). Количественно-качественный рост группировки советских ВВС в МНР уже в июле позволил успешно бороться с японской авиацией за господство в воздухе, а в августе советская авиация уже владела инициативой.
Преодолевая упорное сопротивление противника, 23 августа советским и монгольским частям удалось окружить японские войска, а к 31 августа окончательно разгромить их.
Особенно ожесточённые бои шли за высоту Палец и высоту Ремизова, где японцы создали мощные укрепления. 24 и 25 августа японцы пытались прорвать кольцо ударами с внешней стороны окружения, но их атаки были отражены. Участники боёв в один голос говорили о фанатичном сопротивлении противника. Нередки были случаи, когда, для того чтобы занять очередной узел обороны, приходилось уничтожать всех японских солдат, поскольку они сопротивлялись в буквальном смысле до последнего человека.
В первой половине сентября японские войска ещё трижды пытались атаковать советские части, однако было очевидно, что «необъявленную войну», как назвал бои на Халхин-Голе Георгий Жуков, Япония проиграла. 15 сентября было подписано соглашение о прекращении огня.
Бои на Халхин-Голе дорого обошлись всем участвовавшим сторонам. Япония потеряла только убитыми, по разным данным, от 8623 до 25 тыс. человек, а общие потери (включая раненых и пленных) составили от 55 до 61 тыс. человек. Высоки оказались и потери в технике и вооружении. Оба участвовавших в боях японских танковых полка были разбиты ещё в июле. Только в качестве трофеев СССР взял 12 танков, 23 бронемашины, 190 орудий, 9 тыс. винтовок и другое вооружение. Япония также признала потерю 162 самолётов. Советские потери: 7974 убитых и 15 251 раненый. Потери в технике составили 253 танка, 133 бронеавтомобиля и 249 самолётов.
Поражение на Халхин-Голе заставило японское военное и политическое руководство серьёзно задуматься о неприятных перспективах войны с Советским Союзом. Красная армия наглядно продемонстрировала, что в случае разжигания военного конфликта Японии придётся иметь дело с современной, хорошо вооружённой военной силой, способной действовать быстро, решительно и эффективно. Иными словами, совсем не с той армией, с которой Япония воевала в 1904— 1905 гг. Поражение летом 1939 г. оказало самое непосредственное влияние на решение японского руководства не вступать в войну против Советского Союза в течение всей Второй мировой.