1939年8月20日，朱可夫利用星期天假日，命令苏军先发制人，向日军进攻，与日军决战。苏军飞机隆隆扑向日军阵地，投弹轰炸。几百门大炮一齐发射，摧毁了大部分日军工事。一些模拟噪音发生器模仿坦克马达声，在佯攻方向装神弄鬼，吸引日军残余火力。大队苏军真坦克却突然出击，插进敌军各部队接合部。步兵、骑兵潮水般跟进。日军官兵先被炸弹炮弹炸得昏头昏脑，又见大群苏联坦克蝗虫一样冲过来，胆战心惊，斗志全无。先还节节阻击，抵抗苏军进攻，后来便拼命逃窜。5万日军很快被苏军各部队分割包围在几个孤立阵地上。日军第6军司令官荻州立兵担心全军覆没，急令各部队设法突围，与朱可夫部队脱离接触。
8月30日，日军残部离开蒙古人民共和国疆域，退回哈勒欣河东岸。日军汹汹而来，铩羽而归，损失了1.9万余人，真正认识了远东苏联红军的威力。苏军大获全胜，朱可夫打出了威风，赢得了常胜将军的称号。
哈勒欣河战役胜利后，斯大林亲自召见朱可夫，表彰他在哈勒欣河作战中的功绩，下令任他为基辅特别军区司令员，指挥苏军最大的重兵集团。这以后，朱可夫如一颗璀璨的军界名星，在战争大舞台上冉冉上升，成为誉满全球的大军事家。