Опыт оперативной маскировки войск, полученный в операции на Халхин-Голе, нашел широкое применение в годы Великой Отечественной войны. Важную роль в разгроме японских захватчиков на реке Халхин-Гол сыграла артиллерия. Ее группировка и методы огня в основном определялись положениями Полевого устава 1936 г. и Боевым уставом артиллерии РККА (часть II) 1937 г. В дивизиях по числу стрелковых полков создавались группы поддержки пехоты, а в центральных и южных группах, кроме того, и группы дальнейшего действия. Теоретические положения по созданию таких группировок были проверены практикой боев на Халхин-Голе и получили дальнейшее развитие в годы Великой Отечественной войны. Почти до конца 1944 г. группировки артиллерии создавались в основном по тем же принципам, что и в операции на Халхин-Голе.
В ходе боев в Монголии выявилась необходимость совершенствования методов и видов огня артиллерии. Практика боев настоятельно потребовала проведения артиллерийской поддержки пехоты и танков. После этого уже в проекте Полевого устава 1940 г. было введено понятие «артиллерийская поддержка». В ст. 266 Устава указывалось: «Артиллерийская поддержка атаки обеспечивает бросок в атаку, захват переднего края и продвижение пехоты и танков». При прорыве обороны противника и бое в глубине применялись различные виды огня. В зависимости от складывающейся обстановки применялся сосредоточенный огонь и осуществлялся маневр огнем артиллерии. Как в обороне, так и в наступлении широкое распространение получил огонь прямой наводкой всех систем вплоть до 152-миллиметрового калибра.
В соответствии со ст. 187 Полевого устава 1936 г. плотность артиллерии при прорыве обороны противника должна была составлять 30–35 орудий на 1 км фронта (без учета артиллерии группы дальнего действия). В боях на Халхин-Голе плотность артиллерии составляла только 3–5 орудий. В ходе боев выявилась настоятельная необходимость массированного применения артиллерии, увеличения плотности артиллерии на 1 км участка прорыва обороны противника. Поэтому, учитывая опыт боев с японскими захватчиками в МНР, в Полевом уставе пехоты 1939 г. рекомендовалось создавать плотность артиллерии в 35–60 орудий и минометов.
На основе опыта боев на Халхин-Голе советская военная теория правильно определила роль артиллерии в современном бою. Это положение было записано уже в проекте Полевого устава 1939 г., в котором в ст. 285 указывалось: «Артиллерийская подготовка является важнейшим средством обеспечения успеха предпринимаемой атаки». Таким образом, опыт Халхин-Гола в значительной мере способствовал дальнейшему развитию теории применения артиллерии в бою и операции