空中展開的，只是此時的蘇聯空軍，由於在遠東裝備的飛機相對老式，新銳的i16暫時還未支援過來，同時在大清洗過後，蘇聯飛行員軍官，普通飛行員的素質都出現了大量的下降。蘇聯在擁有著優勢的空中火力下，在與日軍的空戰中，仍然處於被壓制的地位。
而此時23師團作為日軍一個新編不久的三三制師團，無論是兵員素質，還是裝備，同日軍的老牌常設師團都不在一個水平線上。
在交戰的初期，缺乏重火力的日軍一部在蒙軍與蘇聯軍的反擊下，損失不小。不過總體上，面對蘇聯聯軍的優勢兵力，雙方的傷亡保持著一個相對平衡的狀態。
不過隨著朱可夫這個蘇聯歷史上的一代名將被任命為57軍軍長開始。朱可夫一份報告打上去。要求增調不少於三個步兵師，一個坦克旅。並要求加強炮兵和防空兵。蘇聯國防部很快透過了朱可夫的請求，並且調來的飛行員裡面，相比起遠東原來大多數的菜鳥，更多了幾十名參加過西班牙內戰的飛行員老手，與i16這樣的新銳戰機。並且隨即投入了戰鬥。
而此時日軍也作出了一定的佈置，事實到現在為止，與蘇聯方面的軍事衝突，大本營那邊也是才得到訊息不久，眼見事態緊急，而關東軍此時也還沒有吃虧，大本營那邊對於23師團的舉動採取默許的態度。畢竟這次是蒙古騎兵率先挑起事端，而23師團是作為事後反擊的一方，而蘇聯方面的反應之強烈，也有些出乎日軍的意料。
蘇聯不調率先調動了兩個戰鬥機團，一個高速轟炸機團，一個混合轟炸機團。三個摩托裝甲旅，兩個坦克旅。一個摩托化師，兩個步兵師，還有部分蒙古僕從軍這些龐大的兵力向日軍合圍過來。
而關東軍司令植田謙吉此時也只是得到了大本營的默許，並沒有將戰爭擴大到不可收拾的權力，雖然手裡有幾個可以動用的師團，但實際在哈拉哈河一帶，只能調動一個23師團，還有部分其他的部隊，包括配置了相當一部分戰車之後，第22師團能動用的兵力滿打滿算也沒能超過2。5萬人。
雙方在哈拉哈河一線激戰，而此時蘇軍在炮兵火力佔據絕對優勢，飛機的裝備量更甚日軍的情況下，在後續援軍抵達之前，也只能靠著數量遠超日軍的坦克，裝甲車勉強維持戰線。在這一階段，蘇軍的損失是非常大的。而此時，蘇軍的t34還沒有出世，t26，bt5快速戰車除了速度比起日軍的坦克要快上一些外，在火力上討不到太大的便宜。
而此時的蘇聯坦克與日軍坦克的防護，真算起來，也佔不到太大的優勢。值得一提的是，蘇聯方面雖然透過一些手段，得到了西北的戰斧坦克的樣車。由於蘇聯方面的大清洗，使得原來負責這個專案的研究人員，軍官被統統打入反派遭到槍決。直到現在，那輛戰斧樣車仍然在蘇聯的某個倉庫裡蒙上了一層灰。對於當初處心積慮要得到這款樣車的死者來說，無疑是個天大的諷刺。
第23師團的日軍在增補之前，一百多輛坦克，裝甲車便需要面對蘇聯已經出現的至少三百輛以上的t26坦克與bt系列裝甲車。數量上的劣勢並沒有將日軍嚇退。日軍用著絕對劣勢的裝甲部隊，加上悍不畏死的普通步兵硬生生的阻止住了蘇聯裝甲洪流的突擊。t26只有15mm的薄皮，哪怕對付步兵，都有些吃力。而草原上動不動高及人深的雜草給了日軍士兵很好的掩護，也使得日軍步兵的成功率竟然也不低。相比起來，日軍步兵在民國戰場上倒並不是因為他們怕死，而是此時的民國戰場沒有像草原上的這種特定環境，而皮糙肉厚的戰斧式坦克，數倍於t26的防禦能力，也使得日軍步兵哪怕擁有戰防炮的情況下，也經常難以啃動。
若說此時蘇聯佔優勢的，便是其重炮群，當日軍突入到哈拉哈河以西，主動進攻，擊潰了蘇蒙聯軍一部後，佔領了蘇軍陣地。而日軍在初期，也用損失一輛坦克的代價，成功突襲了蘇軍陣地，擊毀了蘇軍12輛坦克裝甲車。122mm大炮18門，150mm大炮6門。這樣的經典戰例在後來被各國收錄進奇襲戰的範例中。
要知道大戰陸續爆發了幾個月的時間，直到後期，日軍投入作戰的各式重炮加起來，也不過八十幾門。而蘇軍損失了二十幾門重炮之後，仍然以在日軍攻佔陣地後，裝甲部隊沒有討到太多便宜的情況下，集中數百門火炮對日軍實行壓制覆蓋性的炮擊。使得進攻的日軍損失慘重，而搶修的一些簡易防禦工事，幾乎被蘇軍的炮火移為平地。
要說蘇軍在這一戰中比較有建樹的，並且佔據絕對優勢的，還是炮兵力量。在整場戰役中一直都壓制著