К рассвету 28 мая группа Адзумы (220 солдат и офицеров) находилась примерно в двух километрах от цели, когда советские и монгольские пехотинцы в сопровождении десяти танков атаковали ее фланги. Обстреливать японцев начала и советская артиллерия с западного берега Халхи. У солдат Адзумы не было ни артиллерии, чтобы вести ответный огонь, ни даже шанцевого инструмента, чтобы окопаться, и им пришлось срочно копать неглубокие окопы в песке с помощью касок. Одновременно советские и монгольские войска атаковали батальон Ямагаты, не позволив ему прийти на помощь отряду Адзумы. К наступлению ночи у солдат Адзумы кончились боеприпасы. В довершение ко всему, почти все солдаты двух отделений подвоза боеприпасов из отряда Ямагаты, пытавшиеся под прикрытием темноты добраться до позиции Адзумы, были убиты.
29 мая 400 вражеских пехотинцев при поддержке 10 танков и артиллерии снова атаковали группу Адзумы. Подполковник Адзума, обнаружив, что его отряд оказался в окружении и потери продолжают расти, повел своих солдат в атаку в попытке прорвать окружение. Некоторым удалось вырваться, но самого Адзумы среди них не было — пуля советского пехотинца попала ему в сердце.
За два дня боя отряд Адзумы потерял 8 офицеров и 97 солдат убитыми и 1 офицера и 33 солдата ранеными, то есть потери составили 63 %. На следующую ночь, 30 мая, японцы без помех со стороны противника подобрали тела своих убитых товарищей. Генерал–лейтенант Комацубара на основании полученных по радио донесений, приказал оперативной группе возвращаться в Хайлар[38].
Ожесточенность боя, казалось, застала японцев врасплох. Например, японские солдаты были удивлены, что в карманах убитых монголов не оказалось ни еды, ни сигарет, а были только патроны и ручные гранаты[39]. Генерал–лейтенант Комацубара и штаб Квантунской Армии сочли, что бой завершился вничью, потому что полагали, что Номонганская пустыня не стоит дальнейшего пролития японской крови[40]. Однако участившиеся в начале июня сообщения о советской и монгольской активности в районе Номонгана не позволяли игнорировать этот пустынный район. В середине июня японская разведка обнаружила наращивание советских и монгольских сил на обеих сторон реки Халха. Кроме того, советские самолеты каждый производили разведывательные вылеты и прикрывали с воздуха советско–монгольские войска, производившие мелкомасштабные нападения на изолированные маньчжурские подразделения
