Перед рассветом 29 июля японские войска численностью до 150 солдат, пользуясь туманной погодой, скрытно сосредоточились у склонов сопки Безымянная и утром атаковали сопку, на которой находилось 11 советских пограничников. Потеряв до 40 солдат, они заняли высоту, но после того, как к пограничникам прибыло подкрепление, уже к вечеру были выбиты обратно. Вечером 30 июля 1938 года японская артиллерия обстреляла сопки, и предприняла атаку японской пехоты, которую красноармейцы сумели отбить. 31 июля 1938 года после короткой артподготовки, японские войска предприняли новую атаку силами до двух полков 19-й пехотной дивизии, и заняли сопки. Немедленно после захвата японцы начали укреплять высоты — отрыли окопы полного профиля, установили проволочные заграждения в 3-4 ряда. Попытка советской контратаки двумя батальонами успеха не имела.
Карта боевых действий с 29 июля по 11 августа 1938 г.
Подбитый советский танк Т-26 на склоне в районе боевых действий.
Ко 2-му августа на место военного конфликта, подтянулись советские военоначальники, и командование операцией принял на себя В. К. Блюхер, который перед этим получил «нагоняя» от Сталина. В этот же день 40-я дивизия атаковала сопки, но не смогла сбить японцев с высот. Заместитель наркома обороны, армейский комиссар Л. З. Мехлис, сообщил в Москву, что В. К. Блюхер не способен выполнять обязанности командующего, после чего тот был отстранён от командования войсками, а командующим всеми войсками был назначен Г. М. Штерн. 6 августа 1938 года, после того, как над сопками рассеялся туман, бомбардировку японских позиций начали 216 советских самолётов. Затем после 45-минутной артподготовки началось наступление советских войск. Бои продолжались три дня и лишь 9 августа обе сопки были захвачены Красной армией. В период с 1 по 8 августа против японских укреплений советская авиация выполнила 1 028 самолётовылетов. В ходе боевых операций 4 советских самолёта были потеряны и 29 повреждены. Японская авиация в конфликте не участвовала.
Г.М. Штерн во время боёв у озера Хасан.
Бомбардировка сопки Заозёрная.
Замаскированные советские танки Т-26.
10 августа 1938 года японский посол в СССР М. Сигэмицу посетил в Москве наркома иностранных дел СССР М. М. Литвинова и предложил начать мирные переговоры. Советская сторона согласилась на прекращение боевых действий с 12 часов 11 августа 1938 года при сохранении войск на тех позициях, которые войска занимали по состоянию на 24 часа 00 минут 10 августа 1938 года. В течение 10 августа японские войска предприняли несколько контратак и вели артиллерийский обстрел высот с сопредельной территории. 11 августа 1938 года в 13 часов 30 минут по местному времени боевые действия были прекращены. Вечером этого же дня к югу от высоты Заозёрная состоялась первая встреча представителей сторон для фиксации положения войск. В этот же день, 11 августа 1938 года между Японией и СССР было заключено перемирие. 12-13 августа 1938 года состоялись новые встречи советских и японских представителей, на которых стороны уточнили расположение войск и произвели обмен тел погибших. Было решено, что граница устанавливается на основании соглашения 1860 года, так как более позднего соглашения о границе не существовало.
В ходе вооруженного конфликта японские потери составили около 650 убитых и 2 500 раненых по советской оценке или 526 убитых и 914 раненых по японским данным. Потери советских войск составили 960 человек погибшими и пропавшими без вести 2 752 ранеными и 527 заболевшими. Советским правительством 6532 участника сражения были отмечены правительственными наградами: 26 бойцам было присвоено звание Героя Советского Союза (в том числе девяти посмертно).
Маршал В.К. Блюхер.
31 августа 1938 года в Москве прошло заседание Главного Военного совета РККА, на котором были подведены итоги боевых действий у озера Хасан. Совет пришёл к выводу, что «События этих немногих дней обнаружили огромные недочёты в состоянии ДКФронта… Обнаружено, что Дальневосточный к войне плохо подготовлен». По итогам заседания Управление Дальневосточного фронта было расформировано, а командующий фронтом В. К. Блюхер отстранён от должности. 22 октября 1938 года Блюхера арестовали. Он скончался в ходе следствия. После смерти Блюхер был обвинён в шпионаже в пользу Японии, что было полной чепухой.
Красная армия получила опыт ведения боевых действий с японскими войсками, который стал предметом изучения в специальных комиссиях, управлениях наркомата обороны СССР, Генерального штаба СССР и военно-учебных заведениях и отрабатывался в ходе учений и маневров. Результатом стало улучшение подготовки подразделений и частей РККА к боевым действиям в сложных условиях, улучшение взаимодействия подразделений в бою, совершенствование оперативно-тактической подготовки командиров и штабов. Была усилена охрана границ и усовершенствована дорожная инфраструктура. Однако всего это японское командование не знало, и, посчитав Красную армию крайне слабой, спровоцировало новый, более масштабный конфликт на реке Халхин-Гол в 1939 году, где убедились в своих просчетах.
После окончания Второй мировой войны, в 1946 году решением Международного военного трибунала для Дальнего Востока 13 высокопоставленных лиц Японской империи были осуждены за развязывание конфликта у озера Хасан в 1938 году.
См. также: Фото | СССР. Бои у озера Хасан