К вечеру 23 августа наконец пала высота «Палец». Этот опорный пункт представлял собой хорошо укрепленный район диаметром до полутора километров с круговой обороной, усиленной противотанковой артиллерией, проволочными заграждениями и блиндажами с бетонированными перекрытиями. «Самураев» пришлось выбивать штыками и гранатами, в плен никто не сдавался. По окончании боев из окопов и блиндажей извлекли более шестисот вражеских трупов. Окружение японской группировки было завершено.

На следующий день японцы попытались прорвать кольцо извне, крупными силами атаковав позиции 80-го стрелкового полка в районе Больших песков, но были отброшены. Атака повторилась 25 августа — с тем же результатом. Окруженные части также предпринимали попытки вырваться из «котла». На рассвете 27 августа большой японский отряд (до батальона) попробовал отойти на восток по долине реки Хайластын-Гол, но был встречен огнем артиллерии, частью уничтожен, а частью отступил обратно. В тот же день еще одна группа пыталась выйти из окружения тем же путем, но история повторилась: попав под ураганный огонь, японцы бежали на северный берег Хайластын-Гола, где были добиты 9-й мотоброневой бригадой.

Японские летчики безуспешно пыталась помочь своим обреченным войскам. Августовские потери авиации были столь велики, что неприятелю пришлось вводить в бой все имеющиеся резервы — на Халхин-Гол перебросили даже подразделения, летавшие на безнадежно устаревших бипланах. Но война в воздухе была уже безнадежно проиграна — как, впрочем, и на земле.

К утру 28 августа все очаги сопротивления к югу от Хайластын-Гола были ликвидированы. На северном берегу у японцев оставался последний, наиболее укрепленный узел обороны — сопка Ремизова. Блокированная со всех сторон, после мощной артиллерийской подготовки высота была взята советскими войсками. Однако бои здесь затянулись еще на день — засев в «лисьих норах» и блиндажах, японцы дрались до последнего человека. 30 августа продолжалась ликвидация одиночек и мелких групп, пытавшихся вырваться из окружения или просочиться через порядки советских войск. И лишь к утру 31 августа операция была завершена и территория Монголии полностью очищена от японо-маньчжурских захватчиков.

Согласно официальной советской версии, бои на реке Халхин-Гол завершились к 1 сентября 1939 г. Но в действительности столкновения на границе продолжались еще полмесяца. Помимо ежедневных перестрелок, японцы трижды атаковали наши позиции — 4, 8 и 13 сентября. Самым напряженным был бой 8-го числа, когда в районе высоты Эрис-Улин-Обо двум японским батальонам удалось окружить нашу роту. Однако помощь подоспела вовремя, и неприятель был сначала отброшен советскими танками и пехотой, а затем окружен и уничтожен (только убитыми японцы потеряли в тот день 450 человек).

Еще более интенсивные бои шли в воздухе. Советские истребители, патрулировавшие границу, неоднократно вступали в схватки с противником.

Только в первых числах сентября состоялось пять воздушных сражений, в которых японцы вновь понесли серьезные потери. Потом на неделю зарядили дожди, однако 14 сентября, едва погода улучшилась, неприятель попытался нанести бомбовый удар по передовым советским аэродромам, но успеха не имел. На следующий день японцы повторили налет более крупными силами. Несмотря на то что им удалось застать наших летчиков врасплох — посты ВНОС предупредили о приближении врага с опозданием, так что истребителям пришлось взлетать под огнем, сразу же потеряв четверых, — операция вновь закончилась для японцев провалом: их бомбардировщики отбомбились неточно, не поразив на земле ни одного самолета, а тем временем с соседних аэродромов уже спешили подкрепления, атакуя замешкавшегося противника со всех сторон и не позволив безнаказанно выйти из боя. В итоге, даже по собственным данным (обычно заниженным), японцы потеряли десять самолетов, а наши летчики — только шесть.

Этот воздушный бой стал последним. В тот же день — 15 августа — было подписано соглашение о прекращении огня.

Согласно достигнутой договоренности, 23 сентября советские войска открыли доступ японским похоронным командам на поле боя. По условиям соглашения японские офицеры были при саблях, а солдаты — при штыках, но без огнестрельного оружия. Эксгумация и вывоз трупов продолжались целую неделю. Над японскими позициями по ту сторону границы с утра до поздней ночи стлался черный дым — «самураи» сжигали останки своих воинов.

По окончании боев советская сторона объявила, что противник потерял на Халхин-Голе 52–55 тысяч человек, из них убитыми не менее 22 тысяч. Японские цифры гораздо скромнее — 8632 убитыми и 9087 ранеными (однако само это соотношение санитарных и безвозвратных потерь вызывает серьезные подозрения в фальсификации).

По данным статистических исследований, советские войска понесли на реке Халхин-Гол следующие потери в личном составе:

Виды потерь Командиры Младшие командиры Бойцы Всего Безвозвратные потери: Убито и умерло на этапах санитарной эвакуации 1063 1313 4455 6831 Пропало без вести 71 120 925 1143 Итого безвозвратных потерь: 1134 1433 5407 7974 Санитарные потери: Ранено, контужено, обожжено 1335 2123 11 793 15 251 Заболело 85 127 489 701 Итого санитарных потерь 1420 2250 12 282 15 925