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.

В ночь на 20 августа 1939 года бригада приступила к форсированию реки, и танки с выключенными фарами медленно двинулись через реку, погружаясь в воду по основания башен. На рассвете появилась авиация противника и стала бомбить места переправ. Форсирование реки затянулось на весь день, но, несмотря на воздействие противника, танки благополучно преодолели преграду и на следующий день бригада вступила в бой.

Центральная группа в первый день наступления продвинулась незначительно. 82-я стрелковая дивизия, имея перед собой сильные узлы сопротивления японцев в районе сопки «Песчаная» и высоты «Зеленая», весь день вела упорный огневой бой и к исходу дня продвинулась только своими флангами на 500–1500 м. Ближайшую задачу — овладение сопкой «Песчаная» и высотой «Зеленая» — дивизия выполнить не смогла.

36-я мотострелковая дивизия наступала с 5-й стрелково-пулеметной бригадой, нанося главный удар левым флангом. 5-я стрелково-пулеметная бригада и 149-й стрелковый полк активными действиями сковали противника. В то же время 24-й мотострелковый полк, усиленный танковым батальоном 57-й стрелковой дивизии, успешно продвигаясь вперед, уничтожил передовые огневые точки врага и к исходу дня вышел к опорному пункту противника на высоту «Песчаник». Встретив здесь сильный огонь, полк далее продвинуться не смог и с наступлением темноты закрепился на достигнутом рубеже.

Северная группа стремительным ударом отбросила за линию границы два полка баргутской конницы и 20 августа овладела передовыми позициями противника, подойдя непосредственно к сильно укрепленному узлу сопротивления, расположенному в районе высоты Фуи («Палец»). Попытка овладеть с ходу этим узлом сопротивления не увенчалась успехом. Части Северной группы вынуждены были развернуть свои главные силы. Завязался ожесточенный бой.

Противник, оказывая яростное сопротивление, отбивал все атаки частей Северной группы.

Почувствовав угрозу на флангах, японское командование с наступлением темноты начало производить перегруппировку. По оценке командира 23-й японской пехотной дивизии генерал-лейтенанта Камацубара, главный удар советско-монгольских войск наносился по правому флангу позиции японцев. В действительности же наши войска наносили главный удар своей Южной группой по левому флангу. Чтобы остановить наступление Северной группы, японское командование приняло меры к усилению узла сопротивления в районе высоты Фуи. С этой целью оно перебросило в район этой высоты 26-й пехотный полк и расположило его на отсечных позициях фронтом на север. Одновременно Северный охранный отряд получил задачу прочно удерживать частью сил район западнее озера Яньху, а главными силами обеспечить тыл и правый фланг японских войск.

Считая положение своих войск, оборонявшихся в центре, наиболее прочным, японцы сняли отсюда один из полков (72-й) и вывели его в резерв на случай парирования ударов с флангов.

Развивая успех, достигнутый в первый день наступления, советско-монгольские части в последующие дни продолжали упорную борьбу внутри оборонительной полосы японцев. На участке Южной группы 6-я танковая и 8-я мотоброневая бригады, обойдя фланг противника и с большим трудом преодолевая естественные препятствия, к исходу 21 августа заняли весь район «Больших Песков». Таким образом, наши подвижные соединения уже на второй день наступления вышли на пути отхода южной группировки японцев на восток.

Действуя на правом фланге 1-й армейской группы в первом эшелоне совместно со стрелковым полком и монгольским конным дивизионом, 6-я танковая бригада в составе трех батальонов (4-й батальон действовал в составе 9-й мотобронебригады) прорвалась в глубину обороны противника и, маневрируя, начала штурмовать его опорные пункты с тыла. За период боев с 21 по 23 августа 6-я танковая бригада потеряла 15 танков сгоревшими и 20 подбитыми, уничтожив до двух пехотных батальонов противника. Аналогичную боевую задачу на левом фланге в составе Северной группы выполняли 2 танковых батальона 11-й танковой бригады.

В то же время стрелковые части Южной группы 22 августа глубоко вклинились в основную оборонительную полосу противника, разгромили его ближайшие тактические резервы и захватили ряд артиллерийских позиций. Стремительными ударами они расчленили оборону японцев на ряд терявших между собой связь узлов, блокировали их и последовательно уничтожали. Каждую огневую точку приходилось брать штурмом. При этом большую роль сыграли наша артиллерия и огнеметные танки. Орудия всех калибров, в том числе и 152-мм, выдвигались на открытые позиции и прямой наводкой с близких дистанций расстреливали огневые точки врага. Огнеметные танки выжигали живую силу из блиндажей и подземных укрытий, а пехота ручными гранатами и штыками довершала истребление японских солдат и офицеров. Особенно упорное сопротивление оказали два опорных пункта, располагавшиеся в 4–5 км к югу от реки Хайластын-Гол. Части 57-й стрелковой дивизии блокировали их и при содействии огнеметных танков уничтожили японские гарнизоны.