Наступление советских войск на неприятельские позиции на Заозерной и Безымянной началось в 6 августа 16 часов. Первый удар по ним нанесла советская авиация - 180 бомбардировщиков под прикрытием 70 истребителей. С тяжелых бомбардировщиков ТБ-3 на неприятельские позиции на высотах и за ними было сброшено 1592 авиабомбы общим весом 122 тонны. При обстреле с воздуха японских позиций было израсходовано 37 985 пулеметных патронов. Участник этой воздушной атаки штурман эскадрильи Гаврилов вспоминал:
"Шум моторов заглушал взрывы неприятельских снарядов, которые рвались где-то возле нас. Мы пошли на зенитные батареи противника. У подножия сопок - вражеская батарея. Вижу, как бьют орудия. Я перевел самолет на крутое пике, спустился до 800 метров и разом из всех пулеметов залил батарею свинцом и сбросил бомбы. Набрав высоту, развернулся. Посмотрел вниз: результаты неплохие..."
После налета авиации по высотам и по местам предполагаемого сосредоточения японских резервов был произведен огневой налет артиллерии. Тысячи снарядов обрушились на высоты, уничтожая огневые позиции японцев, разбивая блиндажи и укрытия, засыпая землей и камнями окопы и ходы сообщения.
В 16.55 началась общая атака Заозерной и Безымянной пехотой при поддержке танковых батальонов 2-й механизированной бригады. Атакующих сразу же встретил сильный ружейно-пулеметный огонь. С маньчжурской территории на небольшом участке завязавшегося боя сосредоточили свой огонь несколько вражеских артиллерийских батарей. Ожесточенный бой на ближайших подступах к высотам и на скатах сопок продолжался до глубокой ночи.
О событиях 6 августа в "Кратком описании Хасанской операции", составленном штабом пограничных и внутренних войск Дальневосточного округа, говорится следующее:
"Поскольку был положительно решен вопрос о вторжении на территорию противника, правый фланг наступающих частей 32-й стрелковой дивизии захватывал высоту Черная, а левый фланг 40-й стрелковой дивизии - Хомоку. В связи с плохой погодой вылет авиации задерживался и наступление пехоты 6 августа фактически началось около 17 часов. Около полуночи подразделения 118-го стрелкового полка 32-й стрелковой дивизии вышли на южную часть гребня высоты Заозерная и водрузили на ней красный флаг (фотография его появилась на страницах всех центральных советских газет)... Противнику все же удалось в тот день удержать за собой северную часть гребня высоты Заозерная и гребень высоты Безымянная..."
Бои за высоты продолжались 7, 8 и 9 августа. На третий день боев части 40-й стрелковой дивизии овладевают почти всем длинным гребнем (кроме его северной части) сопки Заозерной. На следующий день полки 32-й стрелковой дивизии, настойчиво атакуя, захватывают высоту Безымянную. Японское командование подтянуло к району боев свои резервы. Начались яростные контратаки неприятельской пехоты. 7 августа японцы контратаковали высоту Заозерную двенадцать раз, но каждый раз безуспешно.
Японцы в районе боев удержали за собой только небольшие, хорошо укрепленные высоты Черная, Пулеметная Горка (высота получила такое название за обилие пулеметных гнезд на ней) и Богомольная. Артиллерийский огонь велся не только по японским позициям на высотах, но и по корейскому селению Хомоку, где на огневых позициях стояли вражеские батареи.
Об ожесточенных боях 9 августа на озере Хасан в сообщении штаба 1-й Приморской армии говорилось:
"9 августа японские войска вновь предприняли ряд атак на высоту Заозерная (Чанкуфын), занимаемую нашими войсками. Японские войска были отброшены с большими для них потерями. Расположение наших войск проходит по линии границы, за исключением района высоты Безымянной, где японские войска вклиниваются в нашу территорию метров на двести, а наши войска в свою очередь вклиниваются в японо-маньчжурскую территорию метров на триста. На всем участке продолжается артиллерийская перестрелка".
Комкор Г.М. Штерн (репрессированный как и его командующий Дальневосточным фронтом маршал В.К. Блюхер) писал о боях у озера Хасан, которые велись в неимоверно трудных условиях для наступающей стороны:
"Скрыть место и направление нашей атаки не было никакой возможности... Владея Заозерной и Безымянной, японцы просматривали сверху вниз весь район расположения РККА и все пути к этому району. Они могли пересчитать каждое наше орудие, каждый танк, чуть ли не каждого человека. Возможность... вообще какого бы то ни было маневра для частей Красной Армии полностью отсутствовала... Атаковать можно было только... прямо в лоб японским позициям... В течение трех суток, с 7 по 9 августа, шли тяжелые бои по освобождению советской земли от захватчиков".