这是伪满期间日本关东军与苏蒙军在中蒙边界进行的一次规模较大的战争。
诺门罕位于内蒙古呼伦贝尔盟新巴尔虎右旗的哈拉哈河右岸，为与蒙古国交界处的一个蒙古族牧民村，亦称白音布尔德。中国与蒙古国的边界，是沿用中国原内外蒙古行政区划的边界。伪满洲国成立后，关东军便以“满蒙边界不清”为由经常挑起争端。
1939年4月25日，关东军司令部向所属部队发出《满蒙国境纷争处理要纲》，规定“在国境线不明确的地方，国境线可由防卫司令官自主地认定”。在诺门罕附近，中蒙边界是距哈拉哈河的右岸十几公里的地方。关东军认为此处边界应以哈拉哈河为界，因而把蒙古牧民和边防军越过哈拉哈河放牧和警戒视为侵犯伪满洲国的领土。
同年5月4日，蒙古军第二十四国境警备队在哈拉哈河右岸巡逻、放牧时，伪满兴安北省警备军骑兵第七团第三连，将蒙古军及其马群赶回河的左岸。蒙古军因伪满军越境袭击，便命50名骑兵袭击并占领了伪满军锡林陶勒盖哨所。日本关东军以此为由与苏蒙军在诺门罕一带拉开交战的序幕。
日军驻海拉尔第二十三师团长小松原道太郎接到情报后，立即向关东军司令部报告并要求增加空军和地面运输部队，同时，对哈拉哈河一带蒙古军进行侦察。关东军司令官植田谦吉向参谋本部报告，称在“满洲国”西北部的诺门罕、外蒙古兵越境发生冲突。参谋本部指示，此事“由关东军适当处置”。
5月15日至31日，日军第二十三师团的东八百藏搜索队、山县武光支队以及伪满兴安骑兵3个团与苏蒙军在诺门罕进行第一次交战，由于日军武器装备落后于苏蒙军，因而死伤惨重。苏联最高统帅部判明了关东军在诺门罕发动攻击的意图，便决定派朱可夫将军任前线总指挥官，调集重兵回击关东军的挑衅。6月16日至18日，苏联空军轰炸了日军在甘珠尔庙、阿穆古郎的军械库和粮秣库。关东军也向诺门罕集结大批兵力，准备与苏蒙军进行决战。
6月23日至27日，日军飞行队袭击苏蒙空军基地，双方展开空战。7月2日，日军企图夺取苏蒙军的巴音查冈高地，双方进行激烈的争夺战，日军终因被苏蒙军包围死伤大半而撤退。
当日军攻入哈拉哈河左岸的苏蒙军阵地时，关东军司令官命令731细菌部队前往诺门罕向哈拉哈河投放22.5公斤的细菌，实施细菌战，但并未奏效。
8月4日，日本大本营命令关东军组建第六军投入战斗。8月20日，趁关东军的军官正在星期日休假时，苏蒙军在朱可夫的指挥下对日军突然发动总攻，以重炮轰击日军阵地，并出动150架轰炸机和100架歼击机，日军受到突然打击，猝不及防。8月30日，苏蒙军用分割日军、各个歼灭的战术，彻底打垮了日军新组建的第六军。诺门罕战争以关东军的失败而告终。这次战争，关东军共出动58925人，其中战死、病、伤、失踪19768人，占总数的33.5%。而关东军第二十三师团出动15975人，损失12220人，占总数的77%。
9月15日，日苏签署停战协定，关东军放弃了诺门罕附近以哈拉哈河为界的主张。
