Соотношение сил в бою на Баин-Цагане по архивным данным было следующим: наши войска имели 1560 штыков, 1956 сабель (6-я кавалерийская дивизия) и 4414 бойцов и командиров других родов войск, 38 орудий, а также 182 танка и 154 бронемашины. Противник имел 6000 штыков, 250 сабель и 1320 бойцов и командиров других родов войск. Соотношение сил было примерно равным. Но противник имел 98 орудий полковой и дивизионной артиллерии и 50 противотанковых пушек. Танков и бронемашин на Баин-Цагане у него не было.

В семь часов утра 3 июля 9 машин 8-й мотоброневой бригады наскочили на авангардную колонну японцев, двигавшуюся от Баин-Цагана к югу, и атаковали её. Через некоторое время подошёл 2-й батальон 11-й танковой бригады, и с ходу врезался в колонну противника, расстреливая его из пулемётов и давя гусеницами. Противник был остановлен, он спешно начал окапываться, и к моменту подхода наших частей у него уже была организована серьёзная оборона. 2-му танковому батальону была поставлена задача — сковать противника совместно с 8-й мотоброневой бригадой и не допустить продвижения на юг. В это время 24-й мотострелковый полк и 11-я танковая бригада двигались в назначенные районы.

В 11 часов 3 июля к Баин-Цагану подошли батальоны 11-й танковой бригады и сразу же без подготовки после длительного марша с ходу атаковали японские позиции. Ждать, когда подойдёт мотопехота и провести совместную атаку времени не было. Командир корпуса взял на себя всю полноту ответственности за такое смелое решение. Уже после войны в 1950 г. в беседе с Константином Симоновым Жуков вспоминал о событиях 3 июля: «…Я принял решение атаковать японцев с ходу танковой бригадой Яковлева. Знал, что без поддержки пехоты она понесёт тяжёлые потери, но мы сознательно шли на это. Бригада была сильная, около 200 танков. Она развернулась и смело пошла. Понесла большие потери от огня японской артиллерии, но — повторяю — мы к этому были готовы. Около половины личного состава бригада потеряла убитыми и ранеными и половину машин. Но мы шли на это. Ещё большие потери понесли советские и монгольские бронечасти, которые поддерживали атаку танковой бригады. Танки горели на моих глазах. На одном из участков развернулись 36 танков, и вскоре 24 из них уже горели. Но зато мы полностью раздавили японскую дивизию».

Один батальон танковой бригады наносил удар с северо-запада, а второй, совместно с бронедивизионом 6-й монгольской кавалерийской дивизии, атаковал с запада, зажимая японские войска в стальное танковое полукольцо. Подразделения 24-го мотострелкового полка атаковали японцев с запада в 12 часов дня. Совместной атаки с танковыми батальонами не получилось. В 15 часов к Баин-Цагану подошли главные силы 7-й мотоброневой бригады и с ходу атаковали японские войска с юга. Ожесточённый бой продолжался целый день. В 19 часов советские части предприняли совместную атаку на японские позиции с трёх сторон: юга, запада и северо-запада. Однако японцам удалось отбить атаку.

Сражение у Баин-Цагана не затихало и в ночь с 3 на 4 июля. Утром 4 июля японская артиллерия при поддержке авиации открыла огонь по советско-монгольским частям. Артиллерийская подготовка продолжалась три часа, после чего японские войска пошли в атаку. Эта атака японских частей была отбита огнём артиллерии, танков и бронемашин. Вечером 4 июля советско-монгольские части при поддержке артиллерии и авиации вновь предприняли совместную атаку против японских войск. К этому времени японские части удерживали только вершину Баин-Цагана — узкую полосу местности в пять километров длиной и два километра шириной. На этом небольшом пространстве были сосредоточены все японские войска, переправившиеся на западный берег реки. Бои продолжались весь вечер и всю ночь. И только к утру 5 июля японские части дрогнули и начали отступать с вершины по крутым скатам к переправе через Халхин-Гол. Под ударами советско-монгольских частей отступление переросло в паническое бегство. Бросая автомашины, орудия, пулемёты и своё личное оружие, японские солдаты устремились к реке. Переправлялись на восточный берег под огнём советской артиллерии и танков, теряя сотни убитых и раненых.

Победа у Баин-Цагана была одержана, но она дорого стоила советским и монгольским частям. 11-я танковая бригада, наносившая главный удар по японским частям, потеряла половину личного состава и 82 танка. Неменьший урон понесли другие советские и монгольские броневые части. Всего в июле, в основном на Баин-Цагане, потери составили 175 танков и 143 бронемашины.

Это был первый крупный успех советско-монгольских войск за полтора месяца боёв. Баин-Цаганское сражение было классическим примером активной обороны с целью срыва наступления противника. В этой операции впервые в войсковой практике советское командование использовало бронетанковые соединения для самостоятельного контрудара по противнику, прорвавшему оборону. В условиях отсутствия поддержки пехоты большую роль сыграло целенаправленное использование артиллерии и авиации против плацдарма, захваченного японцами. Пример Баин-Цаганского сражения подтвердил вывод о том, что в будущей войне танковые и механизированные войска станут решающим средством достижения успеха в ходе скоротечных маневренных операций.

События на монголо-маньчжурской границе показали, что там ведётся необъявленная война, которая в любой момент может охватить огромные территории. Соответствующие выводы были сделаны и руководством Наркомата обороны. Новая обстановка на Дальнем Востоке требовала и новых форм командования войсками на огромных пространствах от Иркутска до Хасана.

* * *

К лету 1939 г. на Дальнем Востоке дислоцировались: 1-я отдельная Краснознамённая армия, которой командовал командарм 2-го ранга Штерн, 2-я отдельная Краснознамённая армия, которой командовал комкор Конев и войска ЗабВО под командованием комкора Ремезова. Все эти объединения подчинялись непосредственно наркому обороны и не были связаны между собой. В оперативном подчинении 1-й армии, прикрывавшей Приморье, находился Тихоокеанский флот, 2-й армии, прикрывавшей район Хабаровска и Благовещенска, подчинялась Краснознамённая Амурская флотилия. Командованию ЗабВО подчинялись войска 57-го особого корпуса, расположенного на территории МНР. Такова была расстановка вооружённых сил на дальневосточных рубежах страны. Но когда выяснилось, что командование Квантунской армии продолжает наращивать силы в районе Халхин-Гола, для дальнейшего расширения агрессии и потребовалось усилить советские войска на дальневосточном театре военных действий, нужно было изменить сложившуюся организационную структуру подчинения советских армий.

5 июля Главный военный совет РККА принял решение о реорганизации структуры подчинения дальневосточных войск. В Чите создавался новый орган стратегического руководства вооружёнными силами. Была создана фронтовая группа, командующим которой назначался Штерн. В тот же день Ворошилов подписал приказ об образовании фронтовой группы. Штерн должен был немедленно выехать в Читу и приступить к выполнению своих обязанностей. Начальнику Генштаба РККА Шапошникову поручалось разработать и представить на утверждение наркома штаты и положение об управлении фронтовой группы.

В разработанном Генштабом и утверждённом наркомом положении указывалось, что группа предназначается для объединения и направления действий 1-й и 2-й отдельных Краснознамённых армий, ЗабВО и 57-го особого корпуса. Командующий группой, который подчинялся непосредственно наркому обороны, должен был осуществлять руководство деятельностью входивших в состав группы соединений, контролировать боевую и оперативную подготовку войск, а также их мобилизационную готовность и материальное обеспечение в мирное и военное время. Начальник штаба фронтовой группы должен был заниматься разработкой планов оперативного использования войск группы, устройства тыла, изучением вооружённых сил противника и театра военных действий. Все проведённые изменения приобретали особое значение в том случае, если конфликт на Халхин-Голе станет более серьёзным и перерастёт в необъявленную войну, охватывающую все дальневосточные границы страны.