Противотанковая оборона войск Жукова к востоку от Халхи включала одно инновационное средство, с которым японцы раньше не сталкивались: противотанковые проволочные заграждения. Советские солдаты натянули перед своими позициями нити почти незаметной стальной струнной проволоки. Импортированная из Японии и предназначенная для изготовления рояльных струн, эта проволока была очень тонкой и при этом исключительно прочной. Свернутая, она напоминала огромную пружину часового механизма, и когда танки наезжали на нее, она наматывалась на их катки. Нескольких нитей было достаточно, чтобы танк запутался в них, по словам одного из выживших японских танкистов, "как стрекоза в паутине". Запутавшиеся в проволочных заграждениях танки расстреливались советской артиллерией. Даже обездвиженные японские танки продолжали вести огонь по противнику до последней возможности, заслужив этим восхищение японской пехоты, но вскоре многие из них превратились в обгорелые остовы.
Японские уставы запрещали экипажу танка покидать свою машину под огнем, даже если она была выведена из строя. Отчасти это было следствием обычной для Японии скудости ресурсов - стали не хватало, было слишком мало танков, и каждый из них был ценен. Отчасти же причиной этого были самурайские представления о воинской чести. Отступление и сдача были не просто позорны, они были буквально непозволительны. Во многих случаях они считались тяжкими преступлениями, наказуемыми смертью. Командир одного из японских танковых подразделений в этом бою объяснил своим солдатам, что экипажи танков должны разделять судьбу своих танков, оставляя последнюю пулю для себя.
Последствия всего этого были катастрофическими для японских танкистов. В одном относительно недолгом бою в тот день после полудня было подбито 20 танков "Тип 89", потери среди японских танкистов были высоки. Японские легкие танки "Тип 95" были вооружены 37-мм пушками, эффективными против небронированных целей на дистанциях до 700 ярдов. "Тип 95" были быстрее и маневренее, чем средние танки, но бронезащита их была еще хуже, и они несли большие потери. Они были уязвимы не только для советских танков и артиллерии, но и для огня советских тяжелых пулеметов.
Лейтенант Томиока, командовавший эскадроном легких танков, потерял пять машин от огня советских противотанковых пушек. В его собственном танке позже насчитали 130 вмятин от пулеметных пуль. Томиока держал люк закрытым и смотрел на поле боя в смотровую щель, когда пулеметная очередь ударила прямо в нее. Одна пуля попала Томиоке в лоб, ослепив его. Командование машиной принял его стрелок, а Томиоку позже эвакуировали в полевой госпиталь, а потом в госпиталь в Харбин. Через два месяца его зрение частично восстановилось, но осколки пули остались в его голове до конца жизни. Томиока оказался везучим человеком. В 1945, уже в звании капитана, он заболел тифом и был эвакуирован с Иводзимы на последнем японском самолете, успевшем покинуть остров до высадки американских войск. Несколько месяцев спустя он пережил атомную бомбардировку Хиросимы, оказавшись в восьми милях от эпицентра ядерного взрыва.
Пехотный элемент отряда Ясуоки - 64-й полк 23-й дивизии, двигаясь пешим маршем, не успевал за танками, которые были вынуждены идти в наступление без поддержки пехоты. Пехота, в свою очередь, жаловалась на то, что когда бой начался, пехотинцы почти не видели японских танков, только массу советских. Хорошим решением было бы транспортировать пехоту на грузовиках, но в Квантунской Армии было слишком мало грузовиков, и в тот день 64-му полку не досталось ни одного, поэтому японская пехота и танки были вынуждены вести бой по отдельности, менее эффективно, чем если бы они взаимодействовали. Ко второй половине дня наступление Ясуоки было остановлено недалеко от слияния двух рек и советского моста. Вскоре пехотинцы были вынуждены окапываться для защиты от смертоносного огня советской артиллерии. К наступлению ночи японские танковые полки были вынуждены отойти на исходные позиции, потеряв до половины своих танков.
Ситуация, в которой оказались наступающие японцы, стала еще хуже из-за появления в небе советской авиации, которая не появлялась над районом Номонхана с 27 июня. Но уже к полудню 3 июля над полем боя шел ожесточенный воздушный бой, и советские самолеты имели численное превосходство.