日军的行动顿时激怒了苏军，第二十三师团以为事件到此结束，不会扩大。然而当第二十三师团出动部队撤回后，外蒙国境警备队再次进入哈拉哈河东岸。带有苏军标志的飞机也开始在发生纠纷的地区上空飞行。与第二十三师团上述估计相反，苏军部队介入了纠纷。
4月27日，第二十三师团重新下令部队出动，由步兵连队长指挥。人数约2000名。这支部队于4月28日凌晨在哈拉哈河东岸发动进攻，但遭到猛烈的炮轰，伤亡很大，因而攻击没有取得进展。师团长迫不得已命令这支部队从战场撤退。
随着事态的逐渐扩大，军事冲突不断地升级。远在莫斯科的斯大林对于朱可夫与陈锋所部之间的谈判进度很不满意，督促朱可夫尽快与陈锋所部达成协议，伟大的苏联现在需要一个强大的盟友。
28日朱可夫再次向陈锋提出会谈，这一次陈锋很爽快的便同意了，随即苏联与陈锋所部展开了谈判。
谈判很顺利，根据协议，苏联与陈锋所部结为战略盟友，在日军向苏联以及外蒙古发动进攻之时，陈锋所部要履行盟友的职责，牵制华北地区的日军，并且威胁关东军侧翼的安全。作为回报，苏联将会免费为陈锋所部提供5万吨油料以及两条拖拉机生产线，在军事工业方面苏联会在短时间内为陈锋所部修建两个伊16战机配件生产厂。另外在最短的时间内与陈锋所部的工作队组成石油勘探大队，开赴西伯利亚对该地区的油气资源进行勘探。
为了维护本国的利益，苏联拒绝卷入中日战争，但是却同意在战争资源上面给予陈锋所部巨大的帮助。这种帮助除了战争资源上的帮助，还有工业基础以及技术上的支持。毕竟相对于整个察绥地区乃至于整个中国来说，陈锋一个人的实力实在太微不足道了。
况且有很多东西并不是一定要积分兑换才能得到的，苏联这个世界第二欧洲第一的工业大国有太多的东西是陈锋所急需的，相对于美国遥远的距离以及系统昂贵的积分来说，苏联是陈锋实现辖区工业化最好的助力。
双方达成协议的第二天，朱可夫等人乘专机返回了莫斯科，陈锋则是厉兵秣马准备再次与华北方面军扳扳手腕。
呼伦贝尔草原.诺门坎前线。
苏日之间的冲突再度升级，真正的战斗是在5月10日之后爆发的。5月13日，由于日军发起进攻而重开战端。日军方面以东八百藏中佐率领的骑兵联队、两个步兵大队和一个炮兵中队编成的山县支队为主，在伪满洲国1个团以及大批空军的配合下，与外蒙古军以及新派来的以机械化部队为主的苏军对峙。
苏蒙军此时也得到了加强，与日军对峙的除了原有的部队之外，还有第11坦克旅、摩托化步兵第36师一部、蒙军骑兵第6师，另外第57特别军司令部从乌兰巴托迁到距哈拉哈河125公里的塔木察格布拉格，苏联的飞机也不断在战事地区集合，并在诺门罕地区飞行侦查，实力也不容小觑。
14日，日本方面把以步兵为中心的主力配置在苏蒙军方面，派东骑兵联队迂回到敌人侧面进攻，以断其退路。但是，苏军的坦克、炮兵的进攻异常猛烈，使日军主力陷于困境，特别是派去进攻苏军侧背的东骑兵联队反被切断退路，被坦克包围歼灭。东骑兵联队士兵或撞在一起倒在一处，或横卧在烧毁的汽车上活活被烧死，其惨状真是令人目不忍睹。小松原道太郎中将又派了三个炮兵中队上去，以与苏军对抗，但杯水车薪，无济于事，终于难挽败局。
17日，日军撤离战场。这一战苏联红军与关东军“胜负各半”，但除了空军的胜利外，日本方面根本无胜利可言。陆军方面由山县武光大佐负责指挥的第64联队一部、东八百藏中佐搜索队约200人及伪满兴安骑兵第1、2、8团各一部，结果被苏蒙军击败，日军搜索队战死115人、失踪81人，几乎全军覆没，东八百藏本人也被击毙；而日军山县部队战死151人、生死不明92人，伤亡率为20%。
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