对于马利诺夫斯基所提出的问题，华西列夫斯基觉得不难解决。在他看来，有经验的坦克兵完全可以克服山地障碍，更重要的是，还可以凭借坦克集团军的强突击力、高速度以及大纵深进攻的能力，出敌不意地击垮守军，从而顺利翻越大兴安岭。
从日军战史上分析，他们之前尚未抗击过大规模的坦克突击，即便是诺蒙坎战役，当时的场面和阵势也无法和现在相比。这使得日军习惯于敌方按部就班的行动和较慢的进攻速度，对不进行炮火准备就大量使用坦克进攻缺乏准备。
根据苏军所掌握的情报，关东军在大兴安岭尚未构筑好阵地，仅有少数部队占据着个别的野战工事。华西列夫斯基认定，只要让坦克兵先敌占领山间通道，则守军根本无力与坦克集团军进行对抗。
斯大林在看到华西列夫斯基代表远东总司令部所提交的意见后，认为他的理由有充分说服力，于是建议马利诺夫斯基重新考虑计划中有争议的部分。马利诺夫斯基对此表示同意，坦克集团军终于被列入了第一梯队。
联络机
8月9日，凌晨零点10分，在不经炮火和航空兵火力准备的情况下，外贝加尔方面军的先遣支队和侦察支队以夜幕为掩护，同时在所有方向上跨过了国境线。
4点40分，外贝加尔方面军各部从蒙古的塔布察格布拉克突击部出发，一齐向前推进。从作战态势上看，它们就好像是从一个中心点发出的无数箭头，这些箭头最后又形成了指向大兴安岭的一幅扇面。
那一带的沙漠和草原上从来没有出现过这么多军队和坦克车辆。由于进攻突然，而且日军在这一方向上缺乏抗击的准备，所以当方面军转入作战行动时，几乎没有遇到什么像样的抵抗，连敌人的防御工事也很少见到。
作战过程由此变得相当简单，只需T-34坦克冲上去给上几炮，或者机枪打几梭子。躲在工事里的日本兵不是被炮轰上天，就是被机枪扫死，能够侥幸跑出来的，也多数会被追上来的坦克碾成肉饼。
恶劣的自然条件可以说是苏军所必须面对的唯一大敌。这里有的是一遇刮风就像火山喷发那样烟尘滚滚的沙丘，有的是坎坷不平的盐碱地和一望无际的草原。战前，连熟悉远东地形的日本人和中国人都难以提供相应的地图，远东制图机构花了九牛二虎之力，才为指挥员制作出必要的地理资料。
由于沿途判定方位比较困难，苏军对行军路线都用特制的路标加以标志，山丘和高地上则专门设置从远处就可以辨认的方位标志，夜间还会放上灯标。
人在戈壁滩上行走，最重要的是还得有水，尤其苏军是在烈日当空的情况下实施高强度行军，官兵普遍口干舌燥，平均过上五到十分钟就想喝一次水。
如同诺蒙坎战役一样，苏日两军一上来比拼的就不是谁更能打，而是谁的后勤补给能力更强。关东军在诺蒙坎时期不注重后勤补给，后来也基本上毫无改观，其后勤部队的士兵往往都是刚入伍的新兵，或即将退伍的老兵。陆军大学的毕业生，一般都不愿意做后勤主任参谋，因为那太不显眼，也太让人看不起了。
苏军则不然，他们一直把保障后勤看成是战胜敌军的一项重要因素，且从不放松对后勤干部的培养和训练。仅在1939年到1940年的两年间，苏联就新建了有关后勤方面的军事大学和军官学校。
从战备阶段起，苏联远东军就十分重视作战部队和后勤部队之间的联系及平衡问题。为了解决可能遇到的缺水问题，从6月10日到8月8日，外贝加尔方面军的工程兵总共构筑了1194口水井，修复水井322口，其中仅在坦克集团军的集中和出发地域内，就挖了200多口水井，并准备了大量备用井架。
在方面军的行军路线上，每昼夜有873口水井供水，总供水量达到15920立方米，基本保证了官兵在行军中不会遇到用水困难。
在飞机的指引和支援下，集团军的坦克洪流般汹涌向前。
战役第一天，外贝加尔方面军各部平均向前推进了五十至六十公里。坦克集团军最快，在日落之前，他们向纵深推进达一百五十公里，其先遣支队更已接近大兴安岭支脉。
苏军不管是进攻的规模、进攻的速度还是突击的方向，都在关东军的意料之外。关东军司令部判断，如果苏军以此速度继续前进，将于8月14日、15日进入长春附近，换句话说，苏联人在一周之内就可以打到关东军的老巢。已经返回长春应急的山田只得又离开长春，前往设于通化的战斗司令部进行指挥。
苏军还在继续往前快速推进，尤以坦克集团军一马当先。按照“机械军在前，坦克军在后”的原则，近卫坦克第六集团军内部又分成两个梯队，其中近卫机械化第九军和机械化第七军为第一梯队。在近卫机械化第九军后面跟进的，是被列为第二梯队的近卫坦克第五军。
战役一开始，坦克集团军就以疏开的行军队形前进，在十五至二十公里的沙漠地带，各军排成了四至六个平行纵队。为了帮助它们保持总的运动方向，航空部队派出了波-2飞机。
波-2飞机虽然一直难当大任，但它可以执行一些主力机型不方便完成的任务，比如在诺蒙坎战役中就被用作了袭扰机。这时它所扮演的角色是“联络机”，主要是利用了其起降距离短且能够进行超低空飞行的特点。
事实上，在坦克集团军的推进过程中，第十二航空集团军的约一千二百架战机一直在对其进行空中支援。坦克集团军中专门配备有航空兵代表和空军后勤先遣支队，他们负责为担负掩护和支援任务的航空兵准备驻扎机场。
有了驻扎机场，航空兵就可以在不脱离坦克兵团的情况下，一面根据需要对日军实施突击，一面迅速而及时地为坦克兵团提供必要的支援。
8月10日，在空军的协同下，坦克集团军主力向前推进一百至一百二十公里，已接近大兴安岭的分水岭。
就在此时，集团军司令部突然进行了一个对调，即将近卫坦克第五军调到第一梯队，原来在坦克军前面的近卫机械化第九军被移至第二梯队。
最艰巨的一次行军
根据当时的气象预报，大兴安岭区域的天气将要恶化，集团军得加紧越过山岭，而近卫机械化第九军的燃料却已告不足。
对调的另外一个原因是，相对于机械化军，坦克军的山地越野能力要更强一些。完成对调之后，集团军分三条行军路线通过大兴安岭：近卫坦克第五军、近卫机械化第九军沿同一道路，近卫机械化第七军则分成两条道路。
8月10日下午，近卫坦克第五军率先开始翻越大兴安岭。
先前设想过的困难都在翻越过程中一一出现了。例如山路有很多急弯和陡坡，有时坡度竟达30度，还有些区域，道路被大片水洼地所切断，即使履带车辆也难以通过。遇到这种情况，除了要求坦克兵必须具备熟练技能并集中全部精力外，主要还依赖于工兵的排障。
近卫坦克第五军拥有一个配属的集团军工兵旅。看到山路有急弯和陡坡乃至被阻断，工兵就用束柴和石头铺设道路。在山路越走越窄，成了羊肠小道的地方，他们会用炸药加宽路面，以保障坦克行进。
晚上11点，近卫坦克第五军先头旅到达查干达坂山口，而近卫坦克二十一旅已接近台日黑山口。
这是战役发起的第二天。当天关东军部署于西部防线的国境哨所被全部摧毁，野战部队的掩护兵力被驱散。外贝加尔方面军所属的各集团军全部已经进入东北境内，并突入边境防御的纵深。
虽然苏联早就对日宣战，但大本营迟迟下不了决心，到这时他们才回过神来。就苏联参加对日作战问题，陆相阿南惟几通过报界和电台发表谈话：“纵使茹草啖泥，匍匐山野，只要坚决战斗，相信死地自有活路……莫烦恼，勇往直前！”
话虽是这么说，实际上从大本营到关东军都相当沮丧和“烦恼”。按照关东军“东强西弱，内紧外松”的防御计划，被用于边境及中间防御地区的部队只有八个步兵师团和八个步兵旅团，而且多由原来的边境守备队改编而成。西部防线也是如此，担负西部防务的第三方面军共有八个步兵师团、三个步兵旅团和一个坦克旅团，不过根据防御计划，只有两个师团（第一一九师团、第一〇七师团）分布于边境。
原来以为苏军会进攻东部防线，没想到攻的是西部防线，更没想到才两天时间，西部防线已被打到千疮百孔，边境地域的日军防御阵地不是被迂回就是被摧毁。
主力实施机动作战的前提，是边境守军先得扛上一把，否则就算调过去也是白给。
大本营给关东军下达命令：“考虑到帝国整个战局，朝鲜是最后防线，需要绝对保住。满洲只是前进基地，在万不得已时可以放弃。”这实际上意味着日本以“王道乐土”为幌子炮制的“满洲国”，转眼之间就被不值一文地给抛弃了。
“满洲国”是关东军起家的基地，关东军总司令官山田当然不会轻而易举就予以放弃。他决定将主力集结于“满洲”纵深，在图们至长春、长春至大连的铁路线附近组织决战。
第三方面军司令官后宫淳大将与山田的认识基本一致。他也认为关东军作战准备不足，难以进行大本营想要的那种持久战，与其放弃现有阵地，还不如调动第三方面军的全部主力，在东北平原与从西部突进的苏军作殊死一战——管它有枣无枣，先打上三竿子再说，没准还有扭转局势的一线希望呢。
