在亚洲战场上的碾压式胜利，让日军军国主义的野心逐渐膨胀，于是他们盯上了苏联这块肥肉。
1939年日本制定了入侵苏联计划，第一步就是占领外蒙古，并以此为跳板入侵苏联，彼时的日本还不知道，苏联可不是块肥肉，而是一块铁疙瘩。
弹丸之地的日本，为何敢入侵苏联？
彼时的苏联和中国有着诸多相似之处，其一，都是国土辽阔的大国，各种资源极为丰富，这些资源正是日本紧缺的。
其二，都是刚推翻封建统治成立没多久的新政权。苏联在1922年推翻沙俄统治成立，而民国政府是1912年推翻清朝统治成立的，新政权成立没多久，国内存在着各种矛盾，没法做到真正的统一。
其三，日本曾战胜过中国和苏联。1895年甲午海战中，北洋水师全军覆没，日本逼迫清政府割让辽东半岛、台湾岛以及澎湖列岛等领土，并赔偿白银2亿两。之后不久，在1904年的日俄战争中，日本大获全胜，沙俄被迫割让库页岛南部给日本。
正因为曾经战胜过，所以日本才敢打苏联的主意，而在亚洲战场的碾压式胜利，更加让日本军国主义野心膨胀，不把苏联放在眼里。
虽然不把苏联放眼里，但一向谨小慎微的日本在真正动手前还是决定先进行一番试探。从1935年起，日本关东军就开始不断在蒙古国边境试探苏联的军事实力。当时的蒙古国虽然对外宣称是独立，实则完全在苏联掌控中，边境驻扎的也是苏联士兵。
1936年3月，日本关东军1500人入侵蒙古国，后被苏联军队击退。当时日本正忙着策划全面侵华，因此暂时没有动苏联。1938年7月，全面侵华战争爆发一年后，自以为大局已定的日本决定入侵苏联，日本关东军第23师团在蒙古国边境集结，不久苏蒙远东军第57特别军开赴边境与日军对峙，大战一触即发。
1939年5月，日本关东军计划从诺门罕一带攻入蒙古国，计划占领哈拉哈地区，并以此为跳板进攻苏联。日军派出小股部队进入蒙古国境内侦查，并与苏蒙军队发生小规模冲突，苏联政府立即将第11坦克旅以及摩托化步兵第36师派往哈拉哈地区，与此同时战机也在迅速集结。
6月18日，苏联政府任命朱可夫为第57特别军军长，负责指挥对日作战。了解二战史的人对“朱可夫”的名字肯定不陌生，他是公认的二战时期最优秀的指挥官，也是苏联名气最大的元帅之一，最擅长大兵团作战。
6月20日，日本关东军第23师团共计2万余人向诺门罕地区进发，仅仅2天后，22日，朱可夫命令空军出动150架战斗机空袭日军，日本关东军紧急出动战机应战，双方在诺门罕上空激战3天，共损失近60架战机，日本空军不论是飞机数量还是性能都没法跟苏联相比，一直处于下风，损失惨重。
空中战斗败了，日本就想从地面上击败苏联。7月1日，日本关东军6000余人向哈拉哈河西岸进攻，试图一举拿下该地区。朱可夫当即命令部队反击，并出动150辆坦克、154辆装甲车、90多门大炮以及全部战机提供火力支援。
日本关东军被苏联猛烈的炮火打懵了，只能龟缩在掩体内不敢露头，眼看陆地上也占不到便宜，7月11日日本关东军司令部紧急叫停了进攻，开始调整战略，并不断调兵支援关东军第23师团。
空战打不过，陆战也不是对手，日本只能使出杀手锏——731部队。7月13日，石井细菌部队少佐碇常重组织了一支敢死队，带领22名成员趁着夜色乘坐皮划艇将22.5公斤的伤寒、鼠疫、霍乱等细菌投入了哈拉哈河中，向苏联大军发动了细菌战。
然而让所有人都没想到的是，这场细菌战苏联军队竟然没有一人感染，反而日军中有上千人因感染死亡。原来苏联人早就料到了毫无底线的日本人会使用细菌武器，因此苏联士兵并不饮用哈拉哈河的水，而是铺设有专门的供水管道，而日本虽然早有准备，但过滤式给水车效率太低，根本无法满足数万大军的饮水，不少日本士兵偷偷饮用了哈拉哈河的水，因此感染。
据统计，此次共有1340名日本士兵感染，并有40多名731部队军医因此死亡，可谓是搬起石头砸自己的脚，实属是活该。
7月15日，苏联第57特别军扩建为第一集团军，朱可夫被任命为集团军司令员。加上增援而来的坦克、装甲以及火炮部队，朱可夫可以调动的机械化大军超过了10万人。
7月23日，日军集结2.5万大军发动全线总攻，但被苏联大军一个反攻给逼了回来，25日，日本关东军司令部下令“停止进攻，构筑阵地”的命令，做好了打持久战的准备，但朱可夫可不会给他们机会。
8月20日凌晨，苏联数万大军在飞机大炮的掩护下向日军阵地发动总攻，钢铁洪流所到之处，日军构造的攻势统统被碾压成平地。24日，被逼急了的日军开始反攻，但因为缺少对付坦克装甲的武器，且在平原上没有遮挡，3000名日本步兵成了坦克的活靶子，伤亡惨重。
8月26日，日本关东军第23师团主力部队被苏军包围，苏联出动重炮以及坦克部队对日军阵地进行狂轰滥炸，短短几天内倾泻上万吨炮弹，日军第23师团损失惨重。
8月31日，第23师团仅剩的2000余人决定突围，因为没有重火力武器，他们只能以手榴弹抵近开路，硬生生炸出了一条血路，狼狈逃离。
9月9日，日本方面向苏联提出停战请求，不久两国签订停战协议，诺门罕之战由此结束。
此战，苏蒙联军伤亡1.8万人左右，而日本损失人数超过了6万，日本学者称“此战是日军陆军史上最大的败仗”，此战之后日本再也不敢对苏联有任何非分之想，不得不将目光放在了更远的美国身上，也为日后的珍珠港事件埋下了伏笔。
