31 июля японское командование сосредоточило против высот Заозёрная и Безымянная силы целого полка, поддержанного артиллерией. Внезапным ударом японцы сбили с высот наряды пограничников и силы поддержки в составе двух батальонов 40-й дивизии, отбросили их от границы на глубину до 4 километров и вышли на рубеж населённых пунктов Пакшекори и Новосёлки северо-восточнее озера Хасан. Но уже утром 1 августа японцы оставили занятый рубеж и отошли на высоты Заозёрная и Безымянная, где стали спешно возводить полевые укрепления. Такой отход был понятен. Если высоты они считали маньчжурской территорией, за которую нужно было драться, то населённые пункты находились в глубине советской территории и их захват и удержание ничем объяснить было нельзя. Поэтому в горячке боя проскочили до этих деревень, а когда на следующее утро разобрались в обстановке, то тут же убрались обратно на высоты. Из-за этих высот можно было спорить в Наркоминделе, а вот как-то оправдать там захват нескольких километров советской территории было невозможно.

В тот же день в штаб 40-й дивизии прибыл Мехлис, который своим вмешательством в работу штаба внёс ещё большую неразбериху в управление войсками. Тем временем подход частей 40-й и 32-й дивизий и 2-й механизированной бригады задерживался из-за прошедших накануне ливней, которые превратили в непроезжее состояние единственную грунтовую дорогу, ведущую к району боевых действий. Неподготовленный штурм японских позиций с ходу наличными силами в течение первых дней августа результатов не дал и только привёл к неоправданным потерям. Все атаки пехоты и танков проводились в лоб, так как с начала конфликта приказом Москвы было строго запрещено переходить линию границы и вести огонь по маньчжурской территории. Кроме того, Ворошилов, опасаясь ответных ударов, до 1 августа не разрешал использовать авиацию. Только после того как командующий ВВС ДК фронта комбриг Рычагов доложил в Москву о перебазировании на ближайшие к району конфликта аэродромы более 250 истребителей и 160 бомбардировщиков, было решено нанести бомбово-штурмовые удары по высотам и огневым позициям артиллерии противника, препятствовавшим подходу частей 39-го корпуса к району боевых действий (43).

Конечно, в Москве учитывали то, что локальный конфликт у Хасана может перерасти в необъявленную войну по типу «китайского инцидента». Чтобы предотвратить возможность вооружённого конфликта на других участках советско-маньчжурской границы, Ворошилов издал 4 августа совершенно секретный приказ № 71с.с., в котором указывал, что: «…Для готовности к отражению провокационных нападений японо-маньчжур и для того, чтобы быть готовым в любой момент нанести мощный удар зарывающимся наглым японским агрессорам по всему фронту, немедленно привести в полную боевую готовность войска Краснознамённого Дальневосточного фронта и ЗабВО». Для осуществления этого мероприятия нарком приказывал Военному Совету ДК фронта принять меры к прикрытию границ фронта. В случае новой провокации, а такой вариант в Москве не исключался, войска прикрытия с авиацией и танками должны быть готовыми, по особому приказу из Москвы, к немедленному мощному сокрушительному удару. Для этого ВВС фронта и округа приводились в состояние полной боевой готовности: авиационные части перебазировались на полевые аэродромы, имея сильные кулаки для мощных ударов, устанавливалось постоянное дежурство звеньев истребителей, готовых к немедленному вылету, все части на полевых аэродромах обеспечивались бомбами и патронами. Военные советы фронта и округа должны были привести в полную боевую готовность все укреплённые районы, усилив их, если потребуется, полевыми войсками. Для повышения боевой готовности войск в частях фронта, 1-й и 2-й армий, Хабаровской группы войск и округа предусматривалось проведение боевых тревог и тренировки в ночных действиях по отражению внезапного нападения противника. Все мероприятия по проведению частей в полную боевую готовность должны были производиться с сохранением военной тайны, а доведение приказа до исполнителей — до 24 часов 6 августа (44). Вот такой приказ был отправлен на Дальний Восток. Мощный сокрушительный удар всеми наличными силами в полном соответствии с новой доктриной войны малой кровью и на чужой территории. Дальнейшие события у Хасана показали, что не всегда всё получается гладко как на бумаге.

Подтянув силы 39-го стрелкового корпуса (40, 32, 39 стрелковые дивизии и 2-я механизированная бригада), советское командование 6 августа начало операцию по освобождению занятых японцами высот. С юго-востока, в узкой полосе между западным берегом озера Хасан и берегом пограничной реки Тумень-Ула в направлении высот Пулемётная Горка — Заозёрная наносили удар полки 40-й дивизии полковника Базарова. Их поддерживали танки своего танкового батальона и батальона 2-й механизированной бригады полковника Панфилова. С севера в такой же узкой полосе между озером и рекой японские укрепления на высоте Безымянная штурмовали основные силы 32-й дивизии полковника Берзарина. Их также поддерживали два батальона танков. Упорные бои за высоты продолжались до 10 августа. В результате действий советских войск с двух направлений японцы были изгнаны с советской территории. Характерно, что части Квантунской армии, расположенные к северу от Хасана, не осмелились нарушить границу.

Конфликт у Хасана дорого обошёлся РККА и пограничникам. 717 человек убитых и умерших от ран, 2752 раненых и 75 пропавших без вести (45). Большие потери в танках: 24 уничтожены и 56 повреждены (46). Итоги были неутешительными, и потребовалось тщательное расследование и серьёзные оргвыводы для командования советских войск на Дальнем Востоке.

К 10 августа всё было кончено. Все японские войска были выбиты за линию границы. Начинать новую авантюру с наличными силами Корейской армии было невозможно, и посол Сигемицу опять отправился в Наркоминдел на встречу с Литвиновым. Встреча состоялась 10 августа, и после обмена мнениями нарком от имени советского правительства сделал предложение о том, что японские и советские войска прекращают все военные действия 11 августа в 12 часов по местному времени. Правительства СССР и Японии должны немедленно передать соответствующие распоряжения. При этом как советские, так и японские войска остаются на тех линиях, которые они занимали 10 августа в 24 часа по местному времени (47).

В ночь на 11 августа состоялся разговор по прямому проводу (в 2 часа 11 августа по московскому времени) между Ворошиловым и Штерном. Нарком сообщил командиру 39-го стрелкового корпуса, что: «Согласно пункта первого, переданного Вам соглашения, заключённого между советской и японской сторонами: первое — с 12 часов местного времени 11 августа военные действия прекратить, второе — прекратить всякий огонь, разведывательную деятельность в воздухе и на земле всех родов войск, третье — быстро этот приказ довести до сведения всего командного, политического и рядового состава…» В директиве предусматривалось, что в случае если после 12 часов 11 августа японские войска всё же будут продолжать военные действия, то в этом случае действовать с прежней силой. Предписывалось также использовать перемирие для энергичного форсирования оборонительных работ на занимаемых позициях. От Штерна потребовали также принять меры к строгому соблюдению перемирия, обратив внимание на недопущение никаких провокационных выходок со стороны отдельных лиц (48).