Перед группами АДД были поставлены задачи: подавить артиллерию противника в районах севернее и южнее реки Хайластын-Гол, подавить его резервы в районе Номон-Хан-Бурд-Обо и песков 7 км юго-восточнее Хайластын-Гола, а также воспрепятствовать подходу резервов из районов Джин-Джин-Суме и Номон-Хан-Бурд-Обо.

Артиллерийская подготовка должна была начаться по особому указанию. Продолжительность ее была рассчитана на 2 часа 45 минут, причем в последние 15 минут планировалось произвести мощный огневой налет всей артиллерии на передний край обороны японцев.

До артиллерийской подготовки авиация должна была произвести одновременный мощный удар скоростными бомбардировщиками по боевому расположению противника в целях уничтожения его живой силы и материальных средств; перед началом атаки планировалось сделать повторный налет на артиллерию и скопление его войск; с 9 часов 30 минут 20 августа необходимо было быть в готовности к действиям по резервам противника, не допуская их подхода к полю боя.

Истребительной авиации было приказано надежно прикрыть действия скоростных бомбардировщиков и наземные войска, вести разведку на себя и быть в готовности обрушиться всеми силами на подходящие резервы японцев.

Начало общего наступления назначалось на 20 августа.

Все вопросы, касающиеся подготовки наступления, его проведения и взаимодействия родов войск, сначала были тщательно проверены во время рекогносцировок на местности и только после этого отражены в специальных документах и таблицах. Военный совет перед наступлением провел проверку выполнения своих указаний, на месте исправляя все недочеты.

Японцы после провала июльского наступления временно отказались от широких наступательных действий. Командование Квантунской армии приказало войскам, действовавшим на территории Монгольской Народной Республики, создать прочную систему укреплений на восточном берегу Халхин-Гола и одновременно готовиться к новому наступлению.

Согласно указу японского императора, 10 августа была сформирована 6-я армия, в которую и вошли войска, вторгшиеся на территорию Монгольской Народной Республики. На эту армию возлагалась задача уничтожения советско-монгольских войск. По всему фронту японцы строили оборонительные сооружения, подготавливая одновременно «генеральное» наступление. Замысел японского командования сводился к следующему: завлекая советско-монгольские части в долину реки Хайластын-Гол, собрать сильный «кулак» в районе «Больших Песков» (юго-восточнее Номон-Хан-Бурд-Обо) и ударом по правому флангу уничтожить их. «Генеральное» наступление было намечено на 24 августа. Однако этому плану не удалось осуществиться. Советско-монгольские войска, перейдя в решительное наступление 20 августа, упредили противника.

Командующий армией генерал Огису Риппо большое значение придавал боевому духу подчиненных ему войск в предстоящей наступательной операции. 10 августа он издал приказ по армии, который был составлен в традиционном японском стиле того времени. В приказе говорилось:

Генерал Риппо и его армейский штаб планировали наступление на 24 августа. При этом был учтен неудачный опыт боев за Баин-Цаган. На этот раз охватывающий удар намечался на правом фланге группировки советско-монгольских войск. Вновь, как и прежде, предполагалось обойти их, прижать к болотистым берегам Халхин-Гола и полностью там уничтожить.

По характеру боевых действий и задачам, выполненным советско-монгольскими войсками в процессе наступления, всю операцию можно разделить на три периода: первый — с 20 по 23 августа; второй — с 24 по 27 августа; третий — с 28 по 31 августа.

Утром 20 августа войска 1-й армейской группы перешли в общее наступление по всему фронту.

В 5 часов 45 минут наша бомбардировочная авиация несколькими сотнями самолетов произвела мощный налет на передний край обороны японцев, на их ближайшие резервы и артиллерийские позиции. Советско-монгольская артиллерия своим огнем подавила зенитные батареи врага.

В результате удара с воздуха в тылу противника вспыхнули пожары.

После налета авиации началась мощная артиллерийская подготовка.

За 15 минут до атаки наша авиация нанесла повторный удар. Затем последовал шквальный огневой налет всей артиллерии на передний край обороны японцев.

Утренний туман позволил нашей пехоте скрытно занять исходное положение, а местами — приблизиться к врагу настолько, что можно уже было предпринять бросок в атаку.

В 9 часов началась атака по всему фронту. Наш удар был настолько неожиданным для противника, что в течение первых полутора часов он не сделал ни одного ответного артиллерийского выстрела.

В первый же день наступления командование 6-й японской армии оказалось в заблуждении, так и не сумев определить главное направление удара советских войск. На поле боя был найден приказ командира 23-й пехотной дивизии генерал-лейтенанта Камацубары, датированный 20 августа. Он гласил: «Противник наступает равномерно по всему фронту, а главный удар наносит на северном участке по высоте Фуи». На самом же деле главный охватывающий удар с начала операции наносила Южная группа советских войск.

В этот день наступления наибольших успехов достигла именно Южная группа. Ее 8-я кавалерийская дивизия (Монгольской Народно-революционной армии), отбросив мелкие части баргутской конницы, вышла на фронт высоты Эрис-Улыйн-Обо, высоты Хулат-Улыйн-Обо. Дальнейшее наступление дивизии было приостановлено, так как оно было связано с переходом государственной границы. В этом районе 21 августа на нашу сторону с оружием в руках перешло до 250 человек баргут и китайцев. В течение всего последующего хода операции 8-я кавалерийская дивизия оставалась на занятом рубеже, обеспечивая правый фланг, а затем и тыл Южной группы.

57-я стрелковая дивизия вела наступление в двух эшелонах.

В первом эшелоне наступали 127-й и 293-й стрелковые полки, во втором — 80-й стрелковый полк с задачей действовать из-за правого фланга 127-го стрелкового полка в направлении «Больших Песков».

К исходу первого дня наступления 57-я стрелковая дивизия, преодолевая упорное сопротивление врага, продвинулась правым флангом на 11–12 км и выполнила свою ближайшую задачу. Ее 80-й стрелковый полк к 19 часам вышел на северную кромку «Больших Песков», 127-й стрелковый полк успешно продвигался в северо-западном направлении к отметке 757; 293-й стрелковый полк, сбив подразделения вражеского прикрытия, приблизился непосредственно к переднему краю обороны японцев. Однако неоднократные атаки переднего края главной оборонительной позиции, предпринятые полком в этот день, японцы отбили. В четырехкилометровый разрыв, образовавшийся между 80-м и 127-м стрелковыми полками, в котором оставались мелкие группы противника, 21 августа был введен разведывательный батальон 57-й стрелковой дивизии.

8-я мотоброневая бригада, с трудом преодолевая полосу песчаных бугров, к исходу 20 августа вышла в район 3–4 км юго-западнее Номон-Хан-Бурд-Обо. Ее разведка достигла линии государственной границы юго-восточнее этой горы.

6-я танковая бригада в этот день участия в бою не принимала, так как опоздала выйти в назначенный ей исходный район.

В ночь с 18 на 19 августа по наведенным саперами понтонным переправам началось выдвижение советских стрелковых и танковых частей на восточный берег реки Халхин-Гол. Наведенный саперами понтонный мост не мог выдержать тяжести танков, вследствие чего было принято решение о форсировании танками реки вброд. Поскольку глубина брода достигала 1,5 м, танкисты использовали подручный материал, изготовили удлиняющие насадки на выхлопные трубы машин, выведя их выше уровня воды. Все люки и всевозможные щели корпусов и башен танков были уплотнены брезентом и промазаны солидолом. В темное время суток провели пробные погружения танков и сделали промеры глубины реки, проверили дно, в береговых откосах сделали спуски к воде. Поперек реки натянули стальной трос для указания направления движения.