这场战争最后以苏军的胜利而宣告结束，整个战争历时135天，双方投入战场兵员20余万人，大炮500余门，900余架，坦克上千辆，死伤6万余人。无论空战或战，在当时的史上都是空前的，可以说是世界上最早的一次大规模立体战争。日本史学家称，诺门罕之战是“日本陆军史上最大的一次败仗”。骄横不可一世的日本关东军在这片不足600平方公里的沙丘地带损耗了5.4万兵员和大量重武器。这是自日俄战争以来，日军第一次遭受到如此惨重的失败。

值得一提的是，在诺门罕战争中，为牵制日军向诺门罕调兵，第三路军总指挥李兆麟将军及王明贵率部出击嫩海平原，牵制大量日军。战后苏联政府曾授给李兆麟一枚红旗勋章，表彰第三路军在诺门罕战争中所起的牵制日军的作用。

不到一周的时间，锡林陶拉盖哨所数次易手。双方不断进行增援，战争规模很快达到团一级。伪满兴安北省警备军骑兵第七团两次进攻失利，双方形成对峙局面。

诺门罕上空的硝烟使关东军的将佐们振奋起来，日本关东军驻海拉尔第二十三师团，接到兴安北省警备军骑兵第七团的报告后，认为战机已到，在雨季到来之前，还有两个月的时间，加上苏、蒙军的“大清洗”，已经整掉了部队中的一大批军事指挥官，包括在张鼓峰战斗中指挥苏军打败日军的布留赫尔元帅都被处决了。因此苏蒙军的战斗力会大大地减弱，很可能不堪一击。