Хотя Жуков многому научился в этом конфликте, его начальники в верховном командовании Красной Армии проигнорировали важный урок Номонхана. Несмотря на успешное применение Жуковым крупных танковых соединений при поддержке мотопехоты, командование Красной Армии, сделав неверные выводы из опыта Гражданской войны в Испании, расформировало свои танковые дивизии и семь механизированных корпусов, распределив их танки по пехотным дивизиям для поддержки пехоты. Лишь после устрашающей демонстрации потенциала танковых соединений в германском блицкриге в 1940, Красная Армия стала восстанавливать свои танковые дивизии и корпуса, и этот процесс еще не был завершен, когда 22 июня 1941 Германия напала на СССР.
Демонстрация силы Красной Армии у Номонхана прошла почти незамеченной на Западе. Западные военные лидеры продолжали считать, что Красная Армия "насквозь прогнила". Отчасти так получилось из-за удаленности поля боя и труднодоступности его для военных наблюдателей из Европы и США. Кроме того, и СССР и Япония не слишком распространялись об инциденте. Японцы усиленно старались скрыть свое поражение. Сталин же приказал молчать в прессе о конфликте с Японией, чтобы не ослаблять свою позицию в переговорах с Германией и Англией. Кроме того, взгляды всего Запада были прикованы к польскому кризису и позже к началу войны в Европе. В связи с этим Номонханскому инциденту уделялось крайне мало внимания. Спустя несколько месяцев после Номонхана неудачные действия Красной Армии в советско-финской войне - конфликте, куда более доступном для европейских и американских наблюдателей - укрепили негативное мнение о Красной Армии. Лишь немногие, как, например, американский военный атташе в СССР полковник Феймонвилл, обратили внимание, что советское командование, ожидая быстрой и легкой победы над маленькой Финляндией, сначала полагалось на дивизии, укомплектованные спешно призванными резервистами и плохо снаряженные для зимних условий. Феймонвилл сказал, что о Красной Армии лучше судить по ее действиям у Номонхана, но даже в Вашингтоне на это обратили мало внимания. После Зимней войны Гитлер сказал, что Красная Армия является "паралитиком на костылях" и позже приказал начать подготовку к нападению на Советский Союз.
Поражение в войне часто является лучшим учителем, чем победа. Поражение указывает на ошибки и слабости и подталкивает к их исправлению. Однако, так как Номонханский инцидент был ограниченной войной, поражение Японии тоже было ограниченным, как и его воздействие на власти в Токио. Номонхан заставил японцев пересмотреть свою прежнюю оценку Красной Армии и научил здоровому уважению к ее силе. Вскоре после Номонханского инцидента японская армия отказалась от стратегического наступательного плана 8-Б, как от абсолютно невыполнимого. Теперь Квантунская Армия готовилась к обороне.
Было проведено официальное расследование причин поражения. В докладе от 29 ноября 1939 дается объективная оценка превосходства Красной Армии в технике и огневой мощи и предлагается предпринять значительные усилия, чтобы сравниться с противником и даже превзойти его в этих категориях. Новое командование Квантунской Армии вернулось к чувству военной реальности, по крайней мере, в этом ограниченном смысле. По иронии, военное министерство и Генеральный Штаб, так критиковавшие командование Квантунской Армии за эмоциональное и "непрофессиональное" поведение в ходе инцидента, не могли (и, вероятно, не хотели) действовать согласно этой рекомендации. Несмотря на горький урок Номонхана, командование японской армии не желало отказываться от освященных временем традиций и доктрин, подчеркивавших превосходство морального фактора над материальным. Два года спустя командование армии, все еще цеплявшееся за устаревшие доктрины, втянет Японию в войну с США, сильнейшей индустриальной державой мира.
Кроме того, даже после Номонхана из армии не удалось изгнать дух
Номонхан и путь к Перл-Харбору