战车大队为先锋，昼间作战伤亡较小的第64步兵联队为策应，向苏蒙军队集结区域实施夜袭。
日军一贯推崇夜袭战术，平日训练操演也多行此道，经历过日俄战争的布柳赫尔元帅对日军战术策略非常熟悉，因而提醒前线指挥官提高戒备，然而正如小松原预料的那样，在赢得了一场无可置疑的大胜之后，参战的苏俄官兵并不认为日军还有气力发动夜袭，各参战部队虽然保持着战斗警戒，而且在阵地前沿安置了探照灯，但没有妥善地部署侧翼的防御，这个看似不起眼的疏忽几乎酿成大祸——午夜过后，日军集结部队从苏蒙军队左翼发起突袭，百余辆战车在一望无垠的旷野中狂飙疾进，等到苏俄军队发现敌情并拉响警报，日军炮火已经呼啸而至。
兴许是受到了天照大神的眷顾，日军第3战车大队选择的锲入点恰恰是苏俄军队近战能力最弱的独立炮兵团。仅凭“小豆战车”的一阵冲杀，就迅速摧毁了苏俄军队的炮兵阵地，破坏各型大炮三十多门，碾得苏俄炮兵屁滚尿流。
开抵哈拉哈河东岸并参加头一天战斗的苏军装甲部队共有四支，分别是第6、第11战车旅和第7、第8装甲旅，虽然只有第11战车旅是满员参战，但苏俄方面投入的战车和装甲车辆仍远远多于日军部队。接到独立炮兵团遭日军战车部队突袭的战报，驻守位置较近的第6战车旅立即调派了BC-4和C-35战车赶去增援，结果很快跟日军战车部队正面遭遇！
由于下半夜没有月光，战场上的情形颇为混乱，迎头相向的两支战车部队一直抵近到了几百米才发现彼此的身份。在几乎是炮口抵着敌人炮塔的距离上，双方的炮弹对彼此都有一击致命的威胁，然而射击命中率却无异于闭眼投壶。
轰！黑暗中突然闪现一团鲜艳刺目的烈焰，在惯性的作用下，一辆中弹的BC-4型快速战车仍在前进，过了好几秒，它才停了下来，只见一名身上燃火的坦克手仓惶跳出坦克，满地打滚……
轰！又一个响亮的爆炸声传来，这次被炮弹击中的是日军的97式轻型战车，滚滚黑烟从土黄色涂装的战车炮塔与车体舱口喷涌而出，但这个场景并没有吓倒趾高气昂的日军战车兵，一辆辆涂着膏药徽标的战车毫不犹豫地从同伴的残骸旁驶过，如冲锋的武士般嗷嗷杀向苏俄战车群……
轰！一辆苏俄C-35战车在几乎是炮口抵着对方炮塔的距离开火，穿甲弹居然将日军战车的炮塔打了个对眼，这一方面体现了ZIS-4型57毫米口径战车炮的恐怖威力，另一方面也充分说明了日军战车防御的薄弱。惊魂未定的日军战车兵以纯手动方式调转炮塔，同样顶着对方开了一炮……
从午夜激战至凌晨，以少打多而且气势如虹的日军无疑取得了战术上的胜利，但苏蒙军队的战线并没有被打垮，他们依然占据着数量和质量的双重优势。天明之后，他们迅速将日军逐出阵地，稍作休整，而后继续对日满军队控制区域展开猛轰。
这一天，哈拉哈河爆发了一场激烈的空战——相较于发生在英伦或北美上空的那些大规模空战，苏俄空军与日军陆航部队之间的这场战斗似乎不值一提，但就亚洲范围而言，一场先后有四百多架战机参战的空战可谓是不折不扣的“大空战”。苏俄空军使用的主力战斗机，是玻利卡尔波夫设计的I-16单翼战斗机，而许多苏俄飞行员们都有过在高加索地区跟西方同盟国航空部队正面对抗的作战经验。大战期间，约有200名俄国飞行员以志愿者身份前往波斯地区作战，但总的来说，1940年的苏俄飞行员在战斗经验方面远不如刚刚参加过太平洋战争的日军飞行员。
经历了太平洋战争的磨砺，日军陆航的实力较战前有了一定程度的提升，他们装备的主力战机已不是1935年投产、在太平