兴安师溃散之后，荻洲无法迅速用其他部队进行接防，则说明日军一个萝卜一个坑，全部署到各个阵地上去了，一旦侧翼有闪失，缺乏足够的人手去填坑。
朱可夫的战法由此确定：突击两翼，从南面和北面合围日军，并在敌援军赶到之前迅速予以歼灭。这种包抄两翼的打法，在苏军大演习中曾反复运用，官兵对此已经很熟练了。
朱可夫事先将反攻部队分成三个集群，即南部集群、北部集群和中央集群，并留下了由装甲旅和空降旅组成的战略预备队。
参加南北两翼包抄的部队，也就是南北集群，在发起攻势的前天晚上，就进入了预定地点，并且在哈拉哈河岸的草丛中一直隐蔽到天亮。
红色信号弹升起后，南北集群即分别发起进攻，坦克和步兵像怒涛一样扑向日军左右两翼的高地。他们一边冲锋，一边在沿途插上小红旗，以表示到达的位置。
为了掩护冲锋部队，西岸蒙古高台上的炮兵群不断进行射击，炮弹倾盆暴雨一般向日军阵地倾泻。到中午为止，南北集群对左右两翼高地初步形成了包围。包围之后，又继续用炮火进行严密封锁。
高地上到处都能听到爆炸声，整个上空被黑烟笼罩起来，大晴天的也看不见太阳，使日军的观察和相互联系变得格外困难起来。在通讯线路被炸断后，南翼的第71联队被迫派出了传令兵，可是因为黑烟和黄尘的遮蔽，连传令兵也迷失了方向，找不到阵地的出入口。
中午12点前后，炮击暂停，官兵刚刚放下心来，突然像刮起一阵大风一样，在履带的轰鸣声中，四五十辆坦克一拥而上……
无奈之下，被围日军只得用反光镜等原始办法向外发出求救信号。
石子砸灯泡
在离前线战场两百公里的海拉尔，荻洲接到了关于苏军进攻的首份报告，不由大吃一惊：太意外了。
意外，并不单单因为当天是星期天，而是他想不到朱可夫会在冬天到来之前，就发起雷霆万钧的大反攻。从7月下旬开始，日军就在诺门罕着手构筑较为坚固的防御工事，但只是搭起一个架子，重要部分还有三分之二尚未完成，如果早知道有这一天，他就会假都不休，没日没夜地在前沿督工了。
荻洲不在诺门罕，暂时替他受累的是第23师团长小松原。正如朱可夫所料，小松原的快速预备队严重不足，他只得让飞行集团长嵯峨彻二先想点办法。
嵯峨彻二本来手上也没有多余兵力，所以做了一上午的壁上观，好在这时候原驻关内的第64战队到了。
第64战队的资本是他们的老大，战队长横山八男少佐是日本有名的飞行专家，飞行技术非常高超，曾代表日本参加横越非洲大陆的飞行比赛，并一举获得成功。
如果前面还有第1、第11、第24战队，第64战队或许还能谦虚谨慎一点，可如今这些神全倒了，连嵯峨彻二看他们的眼神都有些依赖，由不得横山和战斗机飞行员们不冲动，来到诺门罕之后，茶也不多喝一口，立刻龇牙咧嘴地冲上了天空。
苏联空军或许正在换班，原有飞机去了一半，只有52架sb轰炸机在投弹，身边护航的战斗机亦不足60架。此时不战，更待何时，在横山的指挥下，第64战队摆开匀速水平运动的密集队形，准备向轰炸机群发起攻击。
在诺门罕战场上，日本人再精再鬼，最后喝到的还是苏联人的洗脚水。横山一不留神，就中了斯穆什科维奇的诱兵之计。
一百余架最新式的伊…15、伊…16就埋伏在轰炸机群背后。这些改进型的“燕子”和“黄莺”装有火箭发射架，随机配备空射火箭弹，可进行远距离攻击。
在发现第64战队接近后，战斗机群在一千米距离内即出其不意地射出火箭，处于编队中的日机猝不及防，纷纷中弹坠毁。参战的苏联飞行员形容这种火箭弹攻击，是在用石子砸路边的灯泡。
灯泡砸完，第64战队威风扫地，四散而去。
天空又成了苏军的天下，其实地面也是。小松原派人竭力搜集战场情报，得知苏军的突破重点集中在南北两翼，两翼高地上的日军均伤亡惨重，防守左翼744高地的第71联队尤其苦恼，主力大队里的中队长已全部战死。
小松原毕竟有过三次诺门罕战役的经验，尽管已感到形势不利，局势紧张，但并未陷入一筹莫展或手足无措的境地。他一面严令各部队依托阵地进行固守，一面决定从8月20日夜间起，就着手组织对苏军的反击，具体方案是，首先打破苏军进攻的一路，从内线进行反击。
既然744高地比较紧张，那就先打击这一路的苏军，顺便为第71联队解围。
反击需要兵力，小松原是有预备队的，只是不多，所以先前一直舍不得拿出来用。现在事急矣，看来无论如何得大方一下了。
这个预备队是第26联队的两个大队，此时就驻扎于师团司令部附近。深更半夜，小松原紧急召见了第26联队长须见新一郎大佐。
须见在明白师团长的用意后，一脸酸苦：“师团长是不是以为我们联队还有两个大队的建制？”
小松原不明所以。须见解释说，经过这两个星期的战斗，第26联队满员兵力连一个大队都没有了。
小松原莫名惊诧：“那有多少？”
须见叠出两个指头：“两个中队！”
小松原傻了，这才想起来，自己前前后后，七抽八抽，已经快把这个联队给抽光了。
两个中队就两个中队吧，总比没有强，如果运用得当，内外夹击，也能给苏军的南部集群造成一定压力。
小松原是这么筹划的，但诺门罕地区的作战指挥权，已不在他手上，这事得荻洲准了才行。
在同样被惊了那么一下后，远在海拉尔的荻洲忽然显得出奇镇静和乐观起来，他不同意小松原的方案，认为太悲观太被动了。
屋漏偏逢连夜雨
荻洲要进行全线反击，反击战术延续小松原过去的思维，即派兵绕至苏军侧后，与正面的固守部队一起，把苏军夹成一烧饼。预定反击的日期不变，还是“第四次诺门罕战役”的发起时间，即8月24日。
小松原吃过了无数苦头，所以行事变得比《西游记》里的沙僧还小心，荻洲初来乍到，一样苦处没尝过，就愣把自己当成了刀枪不入的石猴子。
官大一级压死人，明知道荻洲的决策相当不实事求是，小松原也只有执行的份儿。
全线反击可以，但是部队呢？
没有出处。这让小松原伤透了脑筋，他只能从正在进行战斗的阵地上抽调。
原有内线反击计划随之取消，第26联队的两个中队被拆开来，分别去各个阵地进行掩护，以便使被列入反击兵团的部队能够抽身而出，就连驻守于744高地的第71联队，也被要求加入反击，因为荻洲选定的反击突破口，正在南翼。
除了反击兵团，就是固守部队，其中包括据守北翼的搜索队、位于中央的山县联队，本来还应包括一支伪军部队，但正是他们，又在关键时候朝“皇军”的胸口猛捅了一刀。
这支伪军是伪满军独立第一旅，因旅长为石兰斌，所以代号为“石兰部队”。
“满洲国”军队分为兴安军和伪满军，前者是蒙族部队，后者是汉人部队。七七事变后，曾屡次发生伪满士兵刺杀日本军官事件，那些派驻伪满军的日本顾问们人心惶惶，都说：“满军太糟糕了，既不能作战，又不能信任，不过起个仪仗队的作用罢了。”
关东军本来没打算在诺门罕使用“仪仗队”，只是前方兵员吃紧，兴安师又掉了链子，不得已才让石兰部队顶了兴安师的缺，调到侧翼来进行掩护。
就在8月20日夜间，苏军举行大反攻之时，石兰部队的步兵第14团突然哗变。
无论溃散还是哗变，都不是毫无预兆的。日本人认为汉人“狡猾”，蒙古人“淳朴”，但兴安军中的蒙族官兵其实早就不那么“淳朴”了。
不同于那个惹事的二杆子贡布扎布，大部分蒙族官兵都认为自己与蒙古人属于同一民族，没必要刀兵相见。据说在去前线途中，部分蒙族士兵趁日本军官不在，偷偷交谈，曾说道：“如果碰上蒙古兵，喊一声‘我是蒙古人’，对方是不会难为你的，蒙古人怎么会把枪口对准自己人呢？”当时大家都觉得很有道理。
一些蒙族军官私底下也彼此告诫：“战场上对日本人要谨慎，不要为他们卖命，别忘了我们都是圣祖成吉思汗的后代！”
石兰部队是另外一种情况。旅长石兰斌原为东北抗日名将马占山的部下，这个旅的下级军官和士兵也多为东北军旧部，曾参加过著名的江桥抗战，后来因抗战失利，在不得已的情况下，才随石兰斌投降了日军。
成为伪军之后，中上级职位全被日本军官所把持，士兵们饱受歧视和不平等对待，早就心怀怨气。看到时机成熟，步兵第14团便率先揭竿而起，拿日本军官做了“血祭”，然后全体投向苏军。
受其影响，石兰部队整连整营地加以效仿，这个旅很快就名存实亡了，光杆旅长石兰斌本人落荒而逃，最后被气恼不已的关东军送上了军事法庭。
屋漏偏逢连夜雨，石兰部队哗变事件使已经捉襟见肘的日军防线更加不堪，但丝毫没能改变荻洲那没一点来由的自信，他仍然在让人埋头编制反击计划，全不管形势已经发展到了多么严重的程度，要紧的不是如何反击，而是如何解困。
1939年8月21日，苏军发起大反攻的第二天，从南北两翼到中央阵地，日军各阵地都被初步分割包围起来。相对于两翼，中央阵地的日子要略微好过一些，因为苏军中央集群采取的是缓步推进方式。
不过也就只是好上一点。
炮火一停，2号阵地的指挥官发下信纸，传来命令：写遗书。松本一口予以拒绝：“遗书我早就写好了，没必要再写。”
不过当他看清战场状况时，忽然意识到，也许是该再写一遍遗书：苏军已经穿插到2号阵地后方，他们的后路被掐断了。
2号阵地的阵前阵后，全都是苏军。开始见到尘土滚滚，显示对方正在进行大部队调动，接着声音距离2号阵地越来越近，隐隐约约能听到呼喊声，到最后，苏军士兵甚至可以大声吆喝着在阵地周围来来去去，而日军除了干瞪眼，什么办法也想不出来。
一辆苏军坦克逼近2号阵地，这是一辆指挥坦克，看样子，坦克部队要来了。松本十分害怕，因为2号阵地上没多少战斗兵，根本吃不消坦克的冲击。
进入诺门罕战场以来，有一个东西曾救过松本多次，危急时刻，他赶紧拿了出来。
这就是红十字旗。自从两次靠它脱险后，松本就知道了红十字旗的独特妙用。原先的旗已经没有了，在后方休整期间，他就地取材，用红药水在包扎伤口用的白毛巾上涂上“十”字，又重新做了两面，当宝贝一样放在贴身的背包里，走到哪带到哪。
松本把红十字旗举过头顶，拼命地挥舞。苏军坦克部队在看到这面旗帜后，判明2号阵地为卫生队驻地，马上就来了个大调头，朝山县联队集中的巴尔夏嘎尔高地去了。
巴尔夏嘎尔高地也早就陷入了包围。在雷鸣般的炮击中，阵阵硝烟伴随着死尸臭味，从那里一直飘到卫生兵所处的位置，令人喘不过气来。松本抬头望去，整个高地已被淹没在滚滚黑烟之中，除了黑烟，什么也看不见，仿佛是黑色地狱。
判断上的错误
经历一个多小时的炮击后，浓烟消散，但是山县联队的炼狱并没有结束，苏军的喷火兵上来了，开始对防御工事展开火攻。
苏军采用的是pokc…2喷火器，带有类似于步枪的喷枪，喷射距离可达35米。卫生兵们从未见识过大规模喷火部队攻击的场面，当看到无数蓝色火焰呈直线喷射而出时，他们都呆住了。
巴尔夏嘎尔高地与2号高地相距仅四公里，凭借望远镜，松本可以对那里的一些战争细节看得清清楚楚。有两个士兵被烟雾呛得受不了，忍不住冲出战壕，要跟喷火兵拼命。
可惜的是，他们根本就得不到这个机会，火焰正好喷一身，两个士兵被烧迷糊了，忽然掉转身，呀呀怪叫着冲向了山顶……
松本看得满脸是泪，好像火焰也正烧炙着自己的肉体。
日军感觉难以承受，朱可夫这时却也暗暗吃惊，因为对方抵抗的顽强程度，大大超出了他的想象，特别是北翼的弗依高地，俨然已成为最难啃的一块骨头，战斗打得十分艰苦，每个火力点都要靠强攻之后才能夺取。
经过8月21日、22日两天的围攻，弗依高地等于被“犁”了一遍，整个高地寸草不见，变成了一座光秃秃的焦土堆，驻守高地的第