В 16.55, после 45 минутной артиллерийской подготовки, в атаку пошли пехота и танки. Японские войска, засевшие на господствующих высотах, оказывали яростное сопротивление. Местность на театре боевых действий также способствовала противнику. Танки с трудом преодолевали заболоченную местность и не всегда могли вовремя придти на помощь наступавшим бойцам Красной Армии. Поэтому многие атаки пехотинцев захлебывались, так и не достигнув проволочных заграждений. Обе стороны несли большие потери.
Несмотря на все трудности, к исходу дня 6 августа 118-й. полк 40-й стрелковой дивизии овладел частью высоты Заозерная, где было водружено советское знамя. Подтянув резервы, японские войска неоднократно переходили в контратаки. Ожесточенные бои продолжались в течение дня и ночи. 8 августа для усиления войск, оборонявших высоту Заозерная, комкор Штерн перебросил 115-й полк 39-й стрелковой дивизии с танковой ротой.
9 августа 1938 года советская территория была полностью освобождена от японских агрессоров. Командир 39-го стрелкового корпуса комкор Г.М. Штерн отдал приказ своим войскам прочно закрепиться на достигнутом рубеже и не допустить прорыва противника на нашу землю. 10 августа японские войска вновь попытались захватить высоты, но были отброшены назад и понесли тяжелые потери. Людские потери японских войск во время боев у озера Хасан составили 650 человек убитыми и 2500 человек ранеными.
Вооруженное столкновение у озера Хасан вскрыло серьезные недостатки в боевой готовности войск 1-й Дальневосточной (Приморской) армии, в работе штабов и соединений, а также наличие больших условностей в боевой подготовке личного состава. Всего за время конфликта части Красной Армии потеряли 2 самолета, 24 танка (56 танков было повреждено), 960 человек убитыми и 2752 человека ранеными.
В Приказе народного комиссара обороны СССР от 04.09.1938 г. № 0040 отмечалось, что «японцы были разбиты и выброшены за пределы нашей границы только благодаря боевому энтузиазму бойцов, младших командиров, среднего и старшего командно-политического состава, готовых жертвовать собой, защищая честь и неприкосновенность территории своей великой социалистической Родины, а также благодаря умелому руководству операциями против японцев тов. Штерна и правильному руководству тов. Рычагова действиями нашей авиации».
За бои у озера Хасан многие бойцы и командиры Красной Армии были отмечены правительственными наградами. Комкор Г.М. Штерн был удостоен третьего ордена Красного Знамени.
Приказом народного комиссара обороны СССР от 04.09.1938 г. № 0040 расформировывались управления Дальневосточного фронта и отстранялся от должности Маршал Советского Союза В.К. Блюхер. Этим же приказом из войск фронта создавались две отдельные армии с непосредственным подчинением их наркому обороны: 1-я Отдельная Краснознаменная (штаб в г. Ворошилове) и 2-я Отдельная Краснознаменная (штаб в г. Хабаровске). В оперативном отношении Военному совету 1-й армии был подчинен Тихоокеанский флот, а 2-й армии — Краснознаменная Амурская флотилия. Командующими назначались: 1-й армией — комкор Г.М. Штерн, 2-й — комкор И.С. Конев. На формирование армий отводилось десять суток.