1500 ярдах от Халхи. Передовые части батальона оказались всего в 500 ярдах от реки, но там их атаковали до 30 советских танков и бронеавтомобилей. В этот момент две роты советской пехоты при поддержке 15 танков атаковали с высоты левый фланг батальона, а его правый фланг и тыл подверглись сильному обстрелу советской артиллерии. Японские скорострельные 37-мм пушки открыли огонь по советским танкам, но на них обрушился огонь советской артиллерии с западного берега Халхи, и японские пушки были вскоре разбиты. Группы японских подрывников подошли к основному советскому мосту у слияния двух рек, но наткнулись на танки советской 11-й бригады и были отброшены. Советская пехота и танки окружили 1-й батальон. Солдаты с обеих сторон бросали гранаты в противника с дистанции не более 30 ярдов. В бой вступили советские огнеметные танки ХТ-26. Грохот боя был оглушительным. С наступлением дня советские контратаки силами двух пехотных батальонов при поддержке артиллерии и 150 танков 11-й бригады отбросили японцев на исходные позиции. Командир 11-й танковой бригады комбриг Яковлев погиб в том бою "славной смертью", и, как Ремизов, был посмертно награжден званием Героя Советского Союза. Танк, в котором он погиб, до сих пор стоит как памятник на поле боя.

Бой 11-12 июля оказался последней попыткой Комацубары изгнать советских и монгольских "нарушителей" с восточного берега Халхи. После этого генерал Комацубара решил прекратить ночные атаки, так дорого стоившие его пехоте. В ту ночь только один 64-й полк потерял до 90 человек убитыми и в три раза больше ранеными. Это решение Комацубары было противоречивым. Несколько месяцев спустя он заявлял, что не знал, как близко его солдаты подошли к советскому мосту. Но на решение прекратить ночные атаки повлияли и другие факторы.

За все время боев у Номонхана превосходство советской артиллерии, количественное и качественное, было болезненной проблемой для японцев. Советские орудия непрерывно наносили потери японской пехоте, заставляя ее отходить с захваченных дорогой ценой, но уязвимых для обстрела позиций. Кроме прямого нанесения потерь был и еще один фактор. Мало что так губительно действует на моральный дух пехотинца, как непрерывный обстрел вражеской артиллерии и неспособность своих артиллеристов на него эффективно ответить. 9 июля штаб Квантунской Армии сообщил генералу Комацубаре что скоро он получит сильные артиллерийские подкрепления. Для этого командованию Квантунской Армии пришлось фактически отобрать тяжелую артиллерию у других своих дивизий и сосредоточить ее у Номонхана. Кроме того, из Японии в Квантунскую Армию была направлена 3-я бригада тяжелой артиллерии, и тоже переброшена к Номонхану. Эта бригада состояла из полка 150-мм гаубиц (модель 1936 года, самая современная в японской армии) и полка 100-мм пушек (модель 1932 года). Оба полка были полностью моторизованы, их орудия буксировались тягачами, а боеприпасы перевозились на грузовиках, тогда как вся артиллерия 23-й дивизии была на конной тяге. 3-я артиллерийская бригада уже некоторое время назад была предназначена для отправки в Квантунскую Армию, потому что в метрополии пока не было необходимости в тяжелой артиллерии, а Квантунской Армии не хватало артиллерии по сравнению с Красной Армией. Номонханский инцидент лишь ускорил переброску бригады в Маньчжоу-Го.

Генштаб надеялся, что Квантунская Армия, получив такие подкрепления, сможет превзойти противника в артиллерийском бою и отступить от Номонхана, добившись "удовлетворительного результата". Но у командования Квантунской Армии были более амбициозные замыслы. Усиленная японская артиллерия должна была нейтрализовать советскую артиллерию и бронетехнику, позволив японской пехоте изгнать "нарушителей" и добиться не просто удовлетворительного результата, а решительной победы. В Токио и Синцзине это казалось относительно безопасным и недорогим способом "сравнять счет" у Номонхана.

К третьей неделе июля японцы сосредоточили у Номонхана 86 тяжелых орудий - 100-мм, 120-мм и 150-мм пушек и гаубиц. Этим артиллерийским корпусом командовал генерал-майор Утияма Эйтаро, старший артиллерийский офицер Квантунской Армии. Это он рекомендовал Комацубаре прекратить ночные атаки, чтобы советская артиллерия не была отведена за пределы дальности стрельбы его орудий, и чтобы можно было вести огонь, не опасаясь нанести потери своей пехоте.

Утияма планировал подавить советскую артиллерию и оборонительные позиции, выпуская до 15 000 снарядов в день, и поддерживая такую интенсивность огня несколько дней. Для японских офицеров, не имевших опыта массированных артиллерийских обстрелов Первой Мировой Войны, это казалось неслыханной интенсивностью огня.

Тем временем 1-я армейская группа Жукова также постоянно получала подкрепления, в том числе еще два полка артиллерии и буквально тысячи тонн снарядов.

Когда японская тяжелая артиллерия была подтянута к фронту, это подняло боевой дух пехоты. Пехотные командиры просили артиллерийских офицеров обстреливать противника даже когда он был за пределами дальности, потому что огонь своей артиллерии повышал боевой дух японских пехотинцев, сильно страдавших от советских обстрелов. Но выполнить это было не так просто, потому что японские 120-мм гаубицы имели максимальную дальность стрельбы лишь 5500 ярдов, и их приходилось располагать относительно близко к фронту, подвергая смертельной угрозе контрбатарейного огня.

Утром 23 июля японская артиллерия открыла интенсивный огонь, к большой радости японских пехотинцев. Советские орудия немедленно стали отвечать, и вскоре над Халхой бушевала буря огня и стали.

По мере того, как день продолжался, обе стороны усиливали обстрел. Японские и советские артиллеристы, раздевшись до пояса, напряженно работали у орудий. Японцы были поражены, обнаружив, что огонь советской артиллерии не только не ослабевает, но и усиливается, вскоре превзойдя японский. Многие советские орудия, которые, казалось, были подавлены утром, просто сменили позиции и возобновили обстрел. С более высокого западного берега Халхи советские артиллеристы могли с большей эффективностью обстреливать японские позиции, имея возможность наблюдать свои попадания и корректировать огонь. Их тяжелые орудия имели большую дальность стрельбы, чем японские.

У японской армии не было современного опыта контрбатарейной борьбы. Помощи от авиации тоже не было, потому что к тому времени 2-я авиагруппа Квантунской Армии утратила господство в воздухе над полем боя. Советские истребители иногда обстреливали из пулеметов позиции японской артиллерии. Артиллеристы генерала Утиямы даже пытались вести наблюдение с аэростатов для корректировки огня. Но как только аэростаты поднимались в воздух, советские истребители сбивали их. Так за один день было сбито два аэростата - доказательство храбрости японских наблюдателей и одновременно устарелости техники японской армии. После потери двух аэростатов воздухоплавательная часть была отведена из района Номонхана и отправлена на китайский фронт - там еще можно было применять аэростаты, так как у китайской армии почти не было авиации. По оценке японских артиллерийских офицеров за день 23 июля советская артиллерия выпустила 30 000 снарядов, а японская лишь 10 000.

Артиллерийский бой прекратился с наступлением темноты, но на