之前的張鼓峰戰役裡，日軍吃了點虧，不過當時的日本高層並沒有覺得有什麼大不了的，主要是朝鮮軍（日本常駐朝鮮的侵略軍的統稱，曾發動中日甲午戰爭）的無能罷了，蘇聯人並沒有什麼了不起，咱們的王牌關東軍還沒有打出來呢。雖然沒什麼了不起，但是捱了打可不行，皇軍的顏面必須搶回來不是？於是諾門罕戰役就在這樣一種心態下打了起來。
小松原，日本陸軍大學27期畢業生，做過駐蘇大使館武官，後又在參謀本部從事對蘇諜報工作，這次是第一次外放到野戰部隊。這位小松原頭一心想建個奇功。親自坐飛機越境偵察過，那邊蘇蒙聯軍就只有400人。根據日本人的計算公式，皇軍士兵以一當十，對付400人只要一箇中隊(連)就夠了。但這位小松原中將還算謹慎，派了第64聯隊(團)再加5箇中隊(連)，在聯隊長山縣武光大佐(陸大38期)的帶領下出發了，於1939年5月21日下達了攻擊命令。
這時候關東軍本部有命令下來，讓小松原重新考慮作戰方案。小松原一想，有什麼好考慮的，不就400人嗎?再者說了，不是關東軍軍部說的師團長有權做主嗎?於是，5月26日，小松原再次下達了攻擊命令
一打才知道，暈啊，你們到底是怎麼偵察的?對面是蒙古軍兩個騎兵團、一個裝甲團，蘇軍一個步兵團、一個坦克團、一個炮兵團、一個機槍連。帶兵的將領是後來做到蘇聯國防部長的朱可夫元帥。
那還能落著好麼?最後在隨行參謀的堅決督戰下，拼了老命總算把被蘇蒙裝甲部隊包圍並全殲了的一個支隊(大約有兩個營)的屍體給搶了回來。如此而已
這就是“第一次諾門罕事件”。
吃了一次悶虧，日本人肯定不願意了，哪裡掉下的面子哪裡搶回來。於是1939年7月3日開始，關東軍再次向蘇蒙聯軍發起進攻。
當時關東軍估計蘇軍是步兵9個大隊，火炮120門、坦克150輛、飛機150架、汽車1000輛，再加上蒙軍兩個師，總共30000人的兵力。(實際是兵力57000人，坦克500輛、裝甲車385輛、火炮542門、飛機515架。
吃過一次虧，“皇軍以一當十”的昏話是沒人信了，但是“日軍一個師團相當蘇軍三個師團”依然還是大家的口頭禪。因此看看兵力對比，似乎很可以和俄國人一拼了。
真不知道日軍哪裡來的自信先，不要說步兵兵力，就火炮來說，關東軍當時能和蘇軍抗衡的九0式火炮就只有24門，其餘全是三八式野炮，上了戰場比吹火筒也就只多了兩個木頭軲轆。而一個蘇軍野戰師，光15釐米榴彈重炮就有24門。
在諾門罕，僅蘇軍使用的坦克，就從一開始的BT-5到BT-7，最後是最新式的T-26，換了三種，飛機也從雙翼的E-15換到單翼的E-16。早期的E-16迴旋性能比日軍使用的九七式戰鬥機差，蘇軍立即改變戰術，用俯衝攻擊、迅速脫離的辦法反過來壓著日軍打。而且蘇軍飛行員和地面部隊都是輪換作戰的。日軍沒那麼多飛行員，也沒那麼多地面部隊，只能從頭到尾硬撐。
關東軍出動了三個炮兵聯隊(團)共82門炮，而蘇軍光15釐米重炮就有38門，射程比日軍遠得多，陣地設在日軍無法目視的地方。日軍只能出動偵察機輔助瞄準，15架偵察機沒兩天就被蘇聯戰鬥機和對空炮火給敲了個淨光，只好用第一次世界大戰時的老辦法：氣球。但氣球一上天就被蘇聯人打掉，最後就只能閉著眼睛瞎打，蘇聯人沒打到，自己人倒捱了不少炮，還死了不少指揮官。最後到7月25日，只好乾脆把炮兵撤出戰鬥。
飛機呢?這麼說吧，有人把太平洋戰爭時日軍沒有制空權的原因最後歸結到了諾門罕，說諾門罕戰役把日本陸軍的航空兵給消耗完乾淨了。參戰的“第二飛行集團”(就是原來的“關東軍飛行集團”，當時日本陸軍就只有兩個飛行集團，“第一飛行集團”還只是剛剛組建)幾乎全滅，被擊落擊毀飛機166架，死殘飛行員47人，而且幾乎全是佐級飛行員。
地面部隊更慘，死殘、失蹤達17898人，損失率達27.7%，聯隊長(團長)級指揮官幾乎全部戰死或自殺。第23師團更是損失率達到70.3%，換句話就是被全殲了。身負重傷的第72聯隊聯隊長酒井大佐被人找上門去，給他一把手槍。幹嗎?自殺用。雖然日軍軍官有兵敗自殺的傳統，但逼迫敗戰軍官自殺，這還是唯一的一次
1939年12月20日日本關東軍司令部從滿洲里接回了被俘的官兵。軍官回來後，全部被勒令自殺；士兵審查3個月後，開赴滿洲深山老林，編入日本開拓團裡，與世隔絕。滿洲國興安軍中被俘的3名日本軍官，兩名中尉服毒自殺。有一名佐藤上尉不願自決，軍法上尉和憲兵團長在他的房間裡擺上酒席，一直勸到深夜。次日凌晨，佐藤上尉自殺，留下一封遺書。
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