为了从俘虏口中套出情报，朱可夫亲自进行审讯，并让人给这位日本兵端来半杯伏特加酒。
俘虏在接过酒杯后的第一句话，让朱可夫感到无比惊讶：“请您先尝一口，我怕中毒。我父亲只有我这么一个儿子，而且他还有一家百货店，需要我去继承。”朱可夫和苏军翻译都觉得十分好笑。翻译说，按照你们日军的士兵守则，成为俘虏是羞耻的，也是难以忍受的，你们在被俘时就应该口喊天皇陛下万岁而英勇自杀啊，怎么还会担心中毒呢。
俘虏苦笑了一下回答：“父亲命我活着回家，而不是死了回家。”
通过审问日俘，朱可夫获得了大量情报，但俘虏兵往往只了解一个局部，或者是自身所在部队的状况，同时这些情报及相关细节是否全部属实，也需要做进一步验证。
反攻发起之前让关东军摸不着头脑的“八日攻势”，实质上就是一次大规模的火力试探。通过“八日攻势”，朱可夫从南到北，把日军三十多个阵地的虚实又全都打探了一遍。
“八日攻势”成了促使兴安师溃散的最后一根稻草，这本来在朱可夫预料之外，但它进一步证实了情报中最有含金量的那一部分，即日军最薄弱的地方在哪里——就在兴安师的驻守区域，也就是日军防御侧翼。
在诺蒙坎被俘的日军，从画面上看，数量确实不少。
兴安师溃散之后，荻洲无法迅速用其他部队进行接防，则说明日军一个萝卜一个坑，全部署到各个阵地上去了，一旦侧翼有闪失，缺乏足够的人手去填坑。
朱可夫的战法由此确定：突击两翼，从南面和北面合围日军，并在敌援军赶到之前迅速予以歼灭。这种包抄两翼的打法，在苏军大演习中曾反复运用，官兵对此已经很熟练了。
朱可夫事先将反攻部队分成三个集群，即南部集群、北部集群和中央集群，并留下了由装甲旅和空降旅组成的战略预备队。
参加南北两翼包抄的部队，也就是南北集群，在发起攻势的前天晚上，就进入了预定地点，并且在哈拉哈河岸的草丛中一直隐蔽到天亮。
红色信号弹升起后，南北集群即分别发起进攻，坦克和步兵像怒涛一样扑向日军左右两翼的高地。他们一边冲锋，一边在沿途插上小红旗，以表示到达的位置。
为了掩护冲锋部队，西岸外蒙古高台上的炮兵群不断进行射击，炮弹倾盆暴雨一般向日军阵地倾泻。到中午为止，南北集群对左右两翼高地初步形成了包围。包围之后，又继续用炮火进行严密封锁。
高地上到处都能听到爆炸声，整个上空被黑烟笼罩起来，大晴天的也看不见太阳，使日军的观察和相互联系变得格外困难起来。在通信线路被炸断后，南翼的第七十一联队被迫派出了传令兵，可是因为黑烟和黄尘的遮蔽，连传令兵也迷失了方向，找不到阵地的出入口。
中午12点前后，炮击暂停，官兵刚刚放下心来，突然像刮起一阵大风一样，在履带的轰鸣声中，四五十辆坦克一拥而上……
无奈之下，被围日军只得用反光镜等原始办法向外发出求救信号。
石子砸灯泡
在离前线战场两百公里的海拉尔，荻洲接到了关于苏军进攻的首份报告，不由得大吃一惊：太意外了。
意外，并不单单因为当天是星期天，而是他想不到朱可夫会在冬天到来之前，就发起雷霆万钧的大反攻。从7月下旬开始，日军就在诺蒙坎着手构筑较为坚固的防御工事，但只是搭起一个架子，重要部分还有三分之二尚未完成，如果早知道有这一天，他就会假都不休，没日没夜地在前沿督工了。
荻洲不在诺蒙坎，暂时替他受累的是第二十三师团长小松原。正如朱可夫所料，小松原的快速预备队严重不足，他只得让飞行集团长嵯峨彻二先想点办法。
嵯峨彻二本来手上也没有多余兵力，所以做了一上午的壁上观，好在这时候原驻关内的第六十四战队到了。
第六十四战队的资本是他们的老大，战队长横山八男少佐是日本有名的飞行专家，飞行技术非常高超，曾代表日本参加横越非洲大陆的飞行比赛，并一举获得成功。
如果前面还有第一、第十一、第二十四战队，第六十四战队或许还能谦虚谨慎一点，可如今这些神全倒了，连嵯峨彻二看他们的眼神都有些依赖，由不得横山和战斗机飞行员们不冲动，来到诺蒙坎之后，茶也不多喝一口，立刻龇牙咧嘴地冲上了天空。
苏联空军或许正在换班，原有飞机去了一半，只有五十二架SB轰炸机在投弹，身边护航的战斗机亦不足六十架。此时不战，更待何时，在横山的指挥下，第六十四战队摆开匀速水平运动的密集队形，准备向轰炸机群发起攻击。
在诺蒙坎战场上，日本人再精再鬼，最后喝到的还是苏联人的洗脚水。横山一不留神，就中了斯穆什科维奇的诱兵之计。
苏军战机。诺蒙坎战役后期，苏联空军在空战中已占据压倒性优势。
一百余架最新式的伊-15、伊-16就埋伏在轰炸机群背后。这些改进型的“燕子”和“黄莺”装有火箭发射架，随机配备空射火箭弹，可进行远距离攻击。
在发现第六十四战队接近后，战斗机群在一千米距离内即出其不意地射出火箭，处于编队中的日机猝不及防，纷纷中弹坠毁。参战的苏联飞行员形容这种火箭弹攻击，是在用石子砸路边的灯泡。
灯泡砸完，第六十四战队威风扫地，四散而去。
天空又成了苏军的天下，其实地面也是。小松原派人竭力搜集战场情报，得知苏军的突破重点集中在南北两翼，两翼高地上的日军均伤亡惨重，防守左翼744高地的第七十一联队尤其苦恼，主力大队里的中队长已全部战死。
小松原毕竟有过三次诺蒙坎战役的经验，尽管已感到形势不利，局势紧张，但并未陷入一筹莫展或手足无措的境地。他一面严令各部队依托阵地进行固守，一面决定从8月20日夜间起，就着手组织对苏军的反击，具体方案是，首先打破苏军进攻的一路，从内线进行反击。
既然744高地比较紧张，那就先打击这一路的苏军，顺便为第七十一联队解围。反击需要兵力，小松原是有预备队的，只是不多，所以先前一直舍不得拿出来用。现在事急矣，看来无论如何得大方一下了。
这个预备队是第二十六联队的两个大队，此时就驻扎于师团司令部附近。深更半夜，小松原紧急召见了第二十六联队长须见新一郎大佐。
须见在明白师团长的用意后，一脸酸苦：“师团长是不是以为我们联队还有两个大队的建制？”
小松原不明所以。须见解释说，经过这两个星期的战斗，第二十六联队满员兵力连一个大队都没有了。
小松原莫名惊诧：“那有多少？”
须见叠出两个指头：“两个中队！”
小松原傻了，这才想起来，自己前前后后，七抽八抽，已经快把这个联队给抽光了。
两个中队就两个中队吧，总比没有强，如果运用得当，内外夹击，也能给苏军的南部集群造成一定压力。
小松原是这么筹划的，但诺蒙坎地区的作战指挥权，已不在他手上，这事得荻洲准了才行。
在同样被惊了那么一下后，远在海拉尔的荻洲忽然显得出奇镇静和乐观起来，他不同意小松原的方案，认为太悲观太被动了。
屋漏偏逢连夜雨
荻洲要进行全线反击，反击战术延续小松原过去的思维，即派兵绕至苏军侧后，与正面的固守部队一起，把苏军夹成一烧饼。预定反击的日期不变，还是“第四次诺蒙坎战役”的发起时间，即8月24日。
小松原吃过了无数苦头，所以行事变得比《西游记》里的沙僧还小心；荻洲初来乍到，一样苦处没尝过，就愣把自己当成了刀枪不入的石猴子。
官大一级压死人，明知道荻洲的决策相当不实事求是，小松原也只有执行的份儿。
全线反击可以，但是部队呢？没有出处。这让小松原伤透了脑筋，他只能从正在进行战斗的阵地上抽调。
原有内线反击计划随之取消，第二十六联队的两个中队被拆开来，分别去各个阵地进行掩护，以便使被列入反击兵团的部队能够抽身而出，就连驻守于744高地的第七十一联队，也被要求加入反击，因为荻洲选定的反击突破口，正在南翼。
除了反击兵团，就是固守部队，其中包括据守北翼的搜索队、位于中央的山县联队，本来还应包括一支伪军部队，但正是他们，又在关键时候朝“皇军”的胸口猛捅了一刀。
这支伪军是伪满洲国军独立第一旅，因旅长为石兰斌，所以代号为“石兰部队”。
“满洲国”军队分为兴安军和伪满洲国军，前者是蒙古族部队，后者是汉人部队。七七事变后，曾屡次发生伪满洲国士兵刺杀日本军官事件，那些派驻伪满洲国军的日本顾问们人心惶惶，都说：“满军太糟糕了，既不能作战，又不能信任，不过起个仪仗队的作用罢了。”
关东军本来没打算在诺蒙坎使用“仪仗队”，只是前方兵员吃紧，兴安师又掉了链子，不得已才让石兰部队顶了兴安师的缺，调到侧翼来进行掩护。
就在8月20日夜间，苏军举行大反攻之时，石兰部队的步兵第十四团突然哗变。
