«После того, как завязался огневой бой, проводная связь командного пункта с частями была прервана, управление было потеряно, части были предоставлены самим себе и вели бой до выхода поотрядно, самостоятельно, сообразуясь с обстановкой на месте».

Общая картина боя была следующей. Примерно в 8.00 28 мая японские части атаковали центр советско-монгольских позиции, а чуть позже и правый фланг. В результате атаки японцам удалось потеснить 15-й кавалерийский полк, который в беспорядке отошел на песчаные бугры в 2–3 км от переправы. Туда же с боем отступила и 2-я рота отряда Быкова. В результате этого примерно в 9-30 две роты японцев, пытаясь охватить оборонявшихся с тыла, оказались в 1,5 км к северо-западу от командного пункта советско-монгольских войск. Для восстановления положения в бой был брошен единственный имевшийся здесь резерв — дивизионная школа 6-й кавалерийской дивизии.

Школа выдвинулась вперед, но тут-же попала под сильный огонь японцев. Кроме того, находившаяся на западном берегу Халхин-Гола гаубичная батарея и батарея СУ-12, ошибочно обстреляла наступавших курсантов, приняв их за японцев. В результате школа стала отдельными группами беспорядочно отходить к реке Хайластын-Гол. В дальнейшем она присоединилась к 15 кавалерийскому полку и с ним действовала до конца боя. Командир 6-й кавалерийской дивизии, находившийся в этот момент при школе, на командный пункт больше не вернулся. Только после окончания боев пропавший без вести комдив Шарибу был найден убитым.

Находившейся в районе командного пункта артиллерийский дивизион 6-й кавалерийской дивизии, попав под обстрел и видя отход дивизионной школы, в бой не вступил, а в беспорядке отступил к руслу реки Хайластын-Гол, а затем к переправе через Халхин-Гол.

Башня танка Тип 97 «Чи-Ха» командира 4-го танкового полка Квантунской армии полковника Киетаки Йошимару. Машина была уничтожена огнем танков БТ-5 в бою 3 июля 1939 года (ЯМ).

17-й кавалерийский полк вел бой с маньчжурской конницей, которой «огнем и короткой контратакой нанес поражение и захватил 12 пленных, принадлежавших к 1-му баргутскому кавполку».

Из монгольских частей наиболее удачно действовал бронедивизион 6-й кавалерийской дивизии, который эскадроном средних бронемашин (9 БА-6) в течение дня шесть раз ходил в атаку. В этих боях было потеряно две машины сгоревшими (одна вместе с экипажем), а три броневика, застрявшие в песках, пришлось оставить.

После последней атаки бронедивизион отошел в район обороны 17 кавалерийского полка и в 19.30 вместе с полком они вышли из боя и организованно отошли на западный берег Халхин-Гола. Прикрывала отход 17-го кавполка и бронемашин 3-я рота отряда Быкова, которая, хотя и получила приказ об отходе, не оставила своих позиций. Только в 21.00 рота отошла на западный берег Халхин-Гола.

На левом фланге советско-монгольских частей в течение всего дня шел бой саперной роты, 1-й роты стрелково-пулеметного батальона, батареи СУ-12 старшего лейтенанта Ю. Вахтина и машин бронероты 9-й мотобронебригады с отрядом Азума. Примерно с 13.00 до 16.00 советские части были усилены ранее отошедшими к переправе частями 6-й кавалерийской дивизии (15-й кавалерийский полк, дивизионная школа, артиллерийский дивизион и взвод станковых пулеметов), которые были остановлены и приведены в порядок советскими инструкторами. Японский отряд нес большие потери, однако не получал подкреплений. Попытки Азумы связаться по радио с Ямагато не увенчались успехом, но один из отправленных посыльных встретил взвод 4-й роты 64-го пехотного полка, который около 19.00 пробился к отряду Азума.

Примерно в это же время стали прибывать перебрасываемые из Тамцак-Булак части 149-го мотострелкового полка майора Ремизова и дивизион 175-го артиллерийского полка. Не дожидаясь сосредоточения всех сил, 149-й полк с хода вступил в бой. При этом его подразделения действовали неорганизованно, без взаимодействия с артиллерией, управление было организовано плохо, а с наступлением темноты потерялось окончательно. Части действовали самостоятельно, огневой бой шел всю ночь. Но занять оставленные 6-й кавалерийской дивизией высоты не удалось.

Из поступивших к вечеру 28 мая докладов, командир 23-й дивизии Комацубара понял, что уничтожить противника не удалось. Поэтому он приказал Ямагато утром 29 мая вывести части из боя и возвращаться в Хайлар. Однако сразу сделать этого не удалось.

Еще один танк Тип 89 3-го танкового полка, уничтоженный 3 июля 1939 года в бою с советскими танками и броневиками (ЯМ).

Утром 29 мая советские части перешли в наступление. Примерно к 15.00 две роты стрелково-пулеметного батальона под командованием А. Быкова вышли к высотам в 8 км восточнее Халхин-Гола, где были остановлены артиллерийско-пулеметным огнем. Действующий левее 2-й батальон 149-го полка начал отходить обратно. Опасаясь обхода с левого фланга, Быков отвел роты на 1,5–2 км назад, чтобы выровняться с расположенными левее броневиками 9-й мотоброневой бригады. В это время действовавшие на правом фланге (вдоль берега Хайластин-Гол) три эскадрона 6-й кавалерийской дивизии попали под обстрел японской батареи. Отступая, они вклинились в расположение рот стрелково-пулеметного батальона. Броневики 9-й мотобронебригады, решив, что атакует Маньчжурская конница, открыли по эскадронам орудийный и пулеметный огонь. Одновременно дивизион 175-го артиллерийского полка, приняв отходившие роты стрелково-пулеметного батальона за атакующих японцев, открыл по ним беглый огонь с западного берега Халхин-Гола. Обстрел продолжался около 18 минут, заставив роты рассыпаться и залечь. Собрав роты после обстрела, Быков отвел их сначала на высоты у Халхин-Гола, а затем по приказу полковника Ивенкова переправил на западный берег Халхин-Гола.

На левом фланге советско-монгольских позиций в течение дня 29 мая шел бой батальона 149-го полка против отряда Азума. В этой операции активное участие принимал взвод химических танков (5 ХТ-26), благодаря которым японский разведывательный отряд был разгромлен. Подполковник Азума погиб. Этот эпизод показал, что японская пехота не выдерживает огнеметания и боится химических танков.

К вечеру 29 мая бой затих. Полковник Ивенков отдал приказ об отводе частей на западный берег Халхин-Гола, части Ямагато отходили на восток.

В оперативной сводке о ходе боев, направленной в Москву, командир 57-го Особого корпуса Н. Фекленко сообщал, что «наши части под натиском противника отошли на западный берег р. Халхин-Гол». Там же говорилось о том, что в воздухе полностью господствует японская авиация. Дело в том, что 100-я авиабригада 57-го Особого корпуса, укомплектованная слабо подготовленными летчиками, не смогла успешно противостоять японским пилотам, многие из которых имели опыт боев в Китае, Поэтому бои 28–29 мая проходили при полном господстве японской авиации, оказывавшей поддержку своим наземным войскам.