В течение трех суток в район боевых действий подтягивались части 39-го стрелкового корпуса комбрига В.Н. Сергеева, в состав которого вошли 32, 39, 40-я стрелковые дивизии, 2-я механизированная бригада (114 танков БТ), 121-й кавалерийский полк и части усиления. В корпусе насчитывалось 32 тысячи человек, 609 орудий и 345 танков. Действия наземных войск поддерживали 250 самолетов. Директива наркома обороны предписывала командованию корпуса перейти к решительным действиям и восстановить государственную границу. К месту событий прибыли начальник штаба фронта комкор Г.М. Штерн с группой командиров и начальник Главного политуправления армейский комиссар 1 ранга Л.З. Мехлис с группой политработников и военюристов.
4 августа К.Е. Ворошилов приказал, сохраняя тайну, привести в полную боевую готовность войска Дальневосточного фронта и Забайкальского военного округа, военно-воздушные силы и укрепленные районы с тем, чтобы в любой момент по особому указанию «нанести мощный удар зарывающимся наглым японским агрессорам». Аналогичные задачи получили командующие Тихоокеанским флотом и Амурской военной флотилией.
5 августа Г.М. Штерн издал боевой приказ 39-му стрелковому корпусу: перейти в общее наступление и одновременными ударами с севера и юга зажать и уничтожить «врагов, посмевших вторгнуться на нашу священную землю» в полосе между рекой Тумень-Ула и озером Хасан. Диспозиция следующая: 32-я Саратовская стрелковая дивизия полковника Н.Э. Берзарина с танковым батальоном майора М.В. Алимова и 3-м танковым батальоном 2-й механизированной бригады должны были нанести главный удар с севера и овладеть сопкой Безымянная, а в дальнейшем сбросить врага с сопки Заозерная. 40-я стрелковая дивизия со 2-м танковым батальоном, разведбатом 2-й мехбригады и 40-м танковым батальоном наносит вспомогательный удар с юго-востока в направлении сопки Пулеметная Горка, а затем на Заозерную. 39-я стрелковая дивизия со 120-м кавалерийским полком, мотострелковым батальоном и 1-м танковым батальоном 2-й мехбригады выдвигалась для обеспечения правого фланга корпуса. В резерве комкор оставил 63 «бэтушки». Всего в районе боевых действий удалось сосредоточить 285 боевых машин типа БТ-5, БТ-7, Т-26, ХТ-26.
Командиры стрелковых дивизий приняли решение использовать приданные им танковые батальоны в качестве дивизионных групп непосредственной поддержки пехоты, поставив им задачу поддержать атаку полков первого эшелона, действовавших на направлениях главных ударов.
В операции предусматривались артподготовка тремя полками корпусной артиллерии, а также поддержка и прикрытие наземных войск авиацией. Пехоте и танкам и на этот раз запрещалось переходить государственную границу. Таким образом, «оригинальный и смелый план» Штерна в точности повторялся, только значительно более крупными силами.
Начало операции было назначено на 14 часов 6 августа. План предстоящего сражения утвердил лично нарком, разрешивший для пользы дела вторгаться на сопредельную территорию и бомбардировать японские артиллерийские позиции на правом берегу реки Тумень-Ула. На карте прекрасно видно, что заходящие фланги 39-го стрелкового корпуса – 95-й и 119-й стрелковые полки – были нацелены на высоту Черная, высоту Орел и корейское селение Хомоку.
Танковые части в это время готовились к бою. Ночь они использовали для перехода на исходные позиции, разведки местности, малопригодной для использования танков, и прокладывания гатей через болота. Никакой информацией о силах, огневой системе, особенностях обороны противника танковые командиры, впрочем, как и все остальные, не обладали, конкретные боевые задачи им поставили лишь под утро. Организовать радиосвязь с пехотой не удалось, так как стрелковые полки не имели радиостанций.
Из-за густого тумана, мешавшего действиям авиации, наступление задержалось на три часа. Ввиду того что сосредоточение войск происходило на виду у неприятеля, ни о какой внезапности не могло быть речи.
В 16 часов тяжелые бомбардировщики ТБ-3 под прикрытием истребителей нанесли удар по японским позициям. Более 250 орудий приступили к артиллерийской подготовке. Под ее прикрытием пехота и танки заняли исходное положение и в 17 часов пошли в атаку. Выдвижение к переднему краю 3-го танкового батальона 2-й мехбригады, поддерживавшего стрелковые полки 32-й дивизии, производилось тремя колоннами, по числу переправ, наведенных саперами через ручей юго-западнее Новоселки. Из-за болотистого грунта в пойме ручья танки двигались со скоростью не более 3 км/ч, подвергаясь сильному обстрелу со стороны противника.
Эффективность артиллерийской и авиационной подготовки оказалась низкой. Красноармейцы с трудом преодолевали заболоченную местность под плотным огнем неприятеля. Из 43 танков 3-го батальона переднего края обороны противника достигли только десять. Остальные застряли на переправах или были подбиты огнем противотанковых пушек. Ничуть не лучше были успехи у 32-го отдельного танкового батальона:
«В танке стояла неимоверная жара, нечем было дышать, – вспоминает генерал-полковник Д.А. Драгунский, командовавший 3-й танковой ротой, – снарядные гильзы обжигали руки. Через прицел я видел только ярко-голубое небо. И вдруг что-то рвануло в машине. Мелкие осколки иголками впились в щеки и нос. Дым и грязь пеленой застлали глаза. Танк развернулся влево, стал откатываться вниз. Я схватил водителя за плечо, закричал: «Остановись!» Напрасно! Неуправляемая машина помчалась вниз и, зарывшись по башню в болото, застыла в мертвой судороге… В танк попало два японских снаряда – первым водителю оторвало ногу, вторым пробило голову. Вышла из строя коробка перемены передач. В правом борту нашего Т-26 зияли две круглые рваные пробоины».
Незнание обстановки, неумение в ней ориентироваться, отсутствие связи, артиллерийского сопровождения, слабая подготовка личного состава, не тренированного вождению «в трудных условиях с закрытыми люками» и пользованию оптическими приборами, превратили атаку в хаотичное движение массы танков, которая в бою никем не управлялась. Потеряв большую часть машин, танкисты не смогли обеспечить продвижения стрелковых подразделений. Попытка овладеть высотой Безымянная провалилась. С наступлением темноты танковые батальоны были отведены, пехота зацепилась за южный склон. Подразделения 95-го стрелкового полка к 21 часу дошли до проволочных заграждений высоты Черной, но сильным огнем были отбиты.
На левом фланге корпуса действовала танковая рота разведывательного батальона 2-й мехбригады, атаковавшая противника девятнадцатью танками БТ-5 и БТ-7. Рота на большой скорости достигла заболоченной лощины между высотами Пулеметная Горка и Заозерная, где и завязла. Лишь двум машинам удалось преодолеть болото и прорваться к Заозерной.
2-й танковый батальон, достигнув переднего края японской обороны, также поначалу быстро продвигался вперед, увлекая за собой пехоту 40-й стрелковой дивизии. Однако к 17.30 половина танков застряла на подступах к высоте Пулеметная Горка. Многие машины были подбиты огнем орудий ПТО либо сожжены японскими «противотанковыми командами». Одними из первых вышли из строя танки командира, комиссара и начальника штаба батальона, а также танки двух командиров рот, выделявшиеся из общей массы своими поручневыми антеннами. Управление батальоном нарушилось, уцелевшие машины остановились и стали вести огонь с места. Командир батальона майор Меньшов часть танков направил к Пулеметной Горке с задачей уничтожить огневые точки, мешавшие продвижению 120-го стрелкового полка, а 12 машин вместе с пехотой 118-го и 119-го полков атаковали высоту Заозерная.
Танки, атаковавшие Пулеметную Горку, не смогли преодолеть ее крутых скалистых склонов. Атака Заозерной была более успешной – семь танков достигли ее юго-восточных склонов, а к 22 часам бойцы 118-го полка водрузили красное знамя на южной части гребня высоты.
Северная часть гребня Заозерной, высоты Безымянная, Черная, Пулеметная оставались в руках противника, сумевшего, несмотря на противодействие советской авиации, перебросить на левый берег подразделения 73-го и 74-го пехотных полков. Советская группировка была усилена 115-м стрелковым полком 39-й дивизии с танковой ротой.
Ожесточенные бои за две сопки в приморской степи кипели до 9 августа, выбить с них противника так и не удалось, хотя наши средства массовой информации раструбили, что «советская территория была полностью очищена от захватчиков».
10 августа японское правительство вновь предложило правительству СССР вернуться к переговорам. 11 августа 1938 года боевые действия были прекращены, войска отведены назад, гребень сопки Заозерная остался в нейтральной полосе, как оно и было до начала «провокации». Вот и пойми, мы отказались от «исконно российской территории» или все-таки нас выбили с «исконно маньчжурской»? Демаркацию границы в этом районе провели лишь в 1997 году, спорные 300 гектаров поделили с Китаем примерно пополам.
Советские потери, по официальным данным, опубликованным лишь в 1993 году, составили 960 человек убитыми, пропавшими без вести, умершими от ран и 2752 ранеными; японские соответственно – 525 и 913.
Согласно тем же официальным данным, общие потери в танковых войсках – 75 человек, хотя архивные отчеты только по 2-й мехбригаде дают цифру 106 бойцов и командиров, «вышедших из строя» убитыми и ранеными – 30 % «участвовавших в танковой атаке». По подсчетам И.М. Нагаева, цифра безвозвратных потерь РККА составляет не менее 1112 человек.