从小矮子暴露出内心的想法时，苏方远东地区就已准备好大反攻计划。
苏联总参谋部把反攻时间放在20日凌晨，按照惯例，日军的前沿部队的军官有半数要在这天轮休度假。
为了确保消息不会泄露，当日凌晨2点，总参部的命令才传达到一线前沿。
苏军凌晨出动3个步兵师，2个骑兵师，5个装甲师，1个机枪旅，1个空降旅和500余架飞机，200火炮等进行猛攻。
日军虽当时没有一辆坦克，被苏军用上千吨炮弹猛烈轰炸，但是毫无惧意。
其构筑在北蒙旷野上的土木防御工事，很快就被苏军夷为平地，日军依托单兵，用工兵锹挖成简易掩体继续作战。
战争持续了4天，在24日当天，日军竟还能组织兵力进行反击，3000余名没有炮火掩护的补兵不阻拦在铁丝网和野战工事前，遭到苏军方面的痛击。
步枪、机枪对阵大炮、坦克，战争局势呈现一面倒，但苏军却被日军的疯狂震撼着。
当苏德方面对外宣布达成‘互不侵犯协议’时，日军正遭受到苏军的全面围歼。
这则消息在前线阵地上极大鼓舞了苏军的气势，也让日军的气势衰竭，战斗时却变得更加疯狂。