Наступлением через Халху командовал лично генерал Комацубара, которого сопровождали несколько офицеров штаба Квантунской Армии, в том числе заместитель начальника штаба генерал Яно, полковник Хаттори и майор Цудзи. Советские разведывательные патрули или самолеты все еще не обнаружили переправу.
Хотя большой налет японской авиации 27 июня насторожил Жукова, начало японского наступления 1-3 июля достигло полной тактической внезапности и застало советско-монгольские войска в уязвимом положении. В немалой степени это произошло благодаря смелости оперативного плана Цудзи. Первые признаки крупномасштабного японского наступления советские войска заметили в предрассветные часы 3 июля, когда пошли в атаку танки генерала Ясуоки. Ясуока решил, что советские войска к югу от его позиции пытаются отступить через Халху на относительно безопасный западный берег. Опасаясь, что добыча может ускользнуть из ловушки, Ясуока приказал танкам атаковать немедленно. Его пехота еще не успела подойти, и танки пошли в ночную атаку без поддержки пехоты - случай неслыханный для японской тактики применения танков.
Условия были идеальными для внезапной ночной атаки: низкие тучи, нет луны, видимость 10-20 ярдов. Когда японские танки приблизились к советским позициям, небо осветила молния от приближающейся грозы. 70 танков Ясуоки, стреляя из пушек и пулеметов, обрушились на испуганных солдат советского 149-го пехотного полка. Это было грозное зрелище, перед которым ошеломленные защитники бежали в беспорядке. Наступление началось.
Когда Жуков узнал о танковой атаке Ясуоки, ему еще не было известно, что главные силы 23-й дивизии Комацубары переправляются через Халху. Не вполне разобравшись в ситуации и не зная о силах и намерениях отряда Ясуоки, Жуков приказал 11-й танковой бригаде, 7-й мотоброневой бригаде, 24-му мотострелковому полку и 6-й монгольской кавалерийской дивизии продвигаться на северо-восток и сосредоточиться у высоты, называемой Баин-Цаган и находившейся на западном берегу Халхи, напротив высот Фуи, откуда началась атака Ясуоки. К тому времени высота Баин-Цаган уже была занята войсками Комацубары. На рассвете 3 июля передовые пехотные части Комацубары начали наступать на юг от Баин-Цагана и наткнулись на авангард 11-й танковой бригады, продвигавшейся к Баин-Цагану. Для обеих сторон этот встречный бой стал неожиданным. Советская бронетехника немедленно атаковала, но танки и бронеавтомобили применялись тактически неэффективно, вступая в бой прямо с марша без поддержки пехоты и понесли большие потери. Японские 37-мм противотанковые пушки, стрелявшие бронебойными снарядами, оказались в этой ситуации особенно эффективными.
Наконец Жуков понял, что японцы большими силами переправляются через Халху и создают серьезную угрозу всей его позиции. Он бросил в бой оставшиеся части 11-й танковой бригады, 7-ю мотоброневую бригаду, 24-й мотострелковый полк и части 6-й монгольской кавалерийской дивизии против пехоты Комацубары с целью остановить наступление японцев и помешать им захватить советский мост у слияния двух рек. Основной ударной силой советской контратаки стали 150 танков 11-й танковой бригады под командованием комбрига М. Яковлева и 154 бронеавтомобиля с 45-мм пушками. Но их поддерживали только 1200 советских пехотинцев. Все советские подразделения, достигавшие района боя, прямо с марша направлялись в атаку. Результатом стала серия нескоординированных атак, которые японцы могли отражать по очереди. Так как у советской бронетехники была очень малая поддержка пехоты, японские пехотинцы иногда бросались на советские машины со всех сторон, выламывая их люки. Многие танки и бронеавтомобили были подбиты огнем противотанковых пушек и выведены из строя бутылками с бензином и подрывными зарядами, которыми их атаковали группы истребителей танков - "люди-пули". Однако эти непрерывные атаки заставили остановиться японское наступление.