Данные о системе оборонительных сооружений противника и его группировке регулярно уточнялись ведением воздушной разведкой и ночными поисками.
Огромную работу пришлось проделать по материальному обеспечению предстоящей операции. К началу наступления нужно было подвезти по грунтовой дороге на расстояние 780 км большое количество боеприпасов, горючего, продовольствия, топлива и других грузов, всего весом около 60 тысяч тонн. Для этого требовалось около 5 тысяч автомашин, а в наличии было только 2600 автомашин. Проблему решили просто, со стратегических складов в г. Иркутск и Улан-Уде грузы таскали машинами без прикрытия до Улан-Батора, а вот с Улан-Батора до Тамцакбулака уже была организована проводка военных колонн по всем законам военного времени, с боевым охранением, воздушным прикрытием и постоянной проверкой дорог от возможного минирования диверсантами противника. Благодаря неимоверным усилиям военных автомобилистиов к началу операции удалось создать приличные запасы, по боеприпасам общего назначения - 6 боекомплектов, по танковым - 9, по горючему - до 5 заправок, по артиллерийским снарядам 10.
Большое внимание в подготовительных мероприятиях уделялось организации связи и управления. В каждом полку и в батальоне был развернут пункт управления с радиостанциями КВ и УКВ диапазона, а при командирах взводов и рот разворачивались узлы связи с коротковолновыми радиостанциями и проводными телефонными аппаратами.
Большую подготовительную работу проделала советская авиация. Кроме увеличения числа боевых машин, значительно была расширена аэродромная сеть, что дало возможность приблизить истребительную авиацию к фронту и обеспечить аэродромный маневр. На базе самолетов ДБ-3 была создана специальная разведывательная эскадрилья, из самолетов ПЕ-2 была создана эскадрилья истребителей-охотников и высотных перехватчиков, которые непосредственно подчинялись командующему группой войск в Монголии. За каждым полком была закреплена эскадрилья штурмовиков СУ-2 и истребительная эскадрилья самолетов И-185, а во все батальоны были направлены авианаводчики с УКВ радиостанциями для поддержания связи с прикрывающей авиацией. Кроме того для доставки особо секретных донесений использовалась малая авиация в виде легкомоторных ПО-2.
Систематические дневные и ночные полеты нашей авиации также дезориентировали противника, так как японцы, привыкнув к ним, как к обычному явлению, не связывали их с наступательными действиями наших войск.
Вся подготовка была организована так, что в план предстоящего наступления был посвящен весьма ограниченный круг лиц. Командиры соединений были должны быть ознакомлены с планом наступления за 2 дня до начала операции. Всему личному составу войск планировалось довести боевой приказ о наступлении только вечером накануне начала операции.
Проводилась масштабная политическая работа среди войск, которая обеспечивала их высокий наступательный порыв. Все солдаты и офицеры были воодушевлены единым стремлением "проучить японских самураев, посягнувших на территорию дружественного нам монгольского народа".
К началу наступления советско-монгольских войск противник занимал укрепленный рубеж на восточном берегу реки Халхин-Гол на песчаных буграх и сопках. Передний край его обороны проходил по южной кромке "Больших Песков", по южным и юго-западным скатам высоты "Зеленая", шел по западному скату сопки "Песчаная" в 4 км восточнее горы Дунгур-Обо, далее пересекал речушку Хайластын-Гол в 4-6 км от ее устья и продолжался на север, проходя по западным скатам высоты Фуи, что наши называли 'высотой - Палец". Правый фланг упирался в государственную границу в районе озера Одон-Hyp.
Оборона японцев состояла из полковых узлов сопротивления и батальонных опорных пунктов, созданных на сопках, барханах и соединенных ходами сообщения. Окопы имели полный профиль, блиндажи были с перекрытиями, способными выдержать разрывы 152-мм снарядов. Для машин и лошадей были вырыты глубокие укрытия. Особенно сильно противник укрепил сопку "Песчаная", высоты "Зеленая", 'Ремизова' и "Палец". Вся система сооружений была приспособлена к местности и в сочетании с хорошо продуманной организацией огня представляла довольно прочную оборонительную полосу. Прорвать эти укрепрайоны ударом в лоб да еще и с развертыванием понтонных мостов под огнем противника не представлялось возможным. Командовать всей группировкой японо-маньчжурских войск продолжал печально известный генерал-лейтенант Камацубара.
Советско-монгольские войска занимали плацдармы на северо-восточном берегу реки Халхин-Гол всего в 2 км к западу от государственной границы Монгольской Народной Республики. Здесь находились части Кяхтинского армейского механизированного корпуса и части 57-го особого оперативного корпуса, усиленные монгольской кавалерией. Общее число советско-монгольских войск находящихся на плацдарме было доведено до 30 тысяч бойцов, их задачей было удержаться любой ценой на восточном берегу реки и обеспечить наведение переправ в своих секторах ответственности.
На западном берегу реки Халхин Гол вдоль государственной границы Монголии были по флангам противостоящей группировки войск противника были скрытно передислоцированы две крупные группировки войск 'Северная' и 'Южная' - эти группировки выполняли роль сдерживания противника на флангах, а при начале масштабного наступление взлом обороны японо-маньчжур и выход в тыл противостоящему противнику. Все остальные войска оставались плавно распределёнными на западном берегу реки.
К рассвету 5 августа расположение наших войск, изготовившихся к наступлению занимало по фронту 85 км.
Замысел советско-монгольского командования заключался в том, чтобы, сковав противника решительным ударом с фронта заставить японцев бросить в бой все имеющиеся резервы, а затем решительными ударами сильных групп по обоим флангам окружить и уничтожить японские войска между государственной границей и рекой Халхин-Гол. Для выполнения этого замысла было создано 3 ударные группы:
1. Центральная группа в составе 32 бригады тяжелых танков Т-35, 27 бригада танков Т-26м, 117 механизированной бригады и 122 пехотной бригады Кяхтинского армейкого мехкорпуса, которые поддерживали полк 122 мм буксируемых гаубиц, полк 76 мм самоходных противотанковых установок АТ-1, артиллерийско-самоходный полк машин СУ-5-2 и зенитно-артиллерийский полк СУ 2-23 ЗУ.
Соединения, составлявшие Центральную группу, подчинялись непосредственно командующему генерал-полковнику Зинченко. Действуя в центре, между двумя ударными группировками, охватывающими фланги противника, центральная группа войск фронтальным ударом тяжёлых танков, при поддержке легких танков, артиллерии и пехоты должны прорвать оборонительные позиции первого эшелона и решительными действиями выйти к позициям частей второго эшелона японо-маньчжурских войск сковав таким образом главную группировку японцев, и заставив стянуть все резервы врага к участку прорыва.
2. Южная группа войск под руководством командира Кяхтинского армейского мехкорпуса генерал-лейтенанта Петров Д.Е. в составе 6-й кавалерийской дивизии Монгольской Народно-революционной армии, 57-й стрелковой дивизии, 8-й мотоброневой бригады, 1-го полка 6-й танковой дивизии, 11-й танковой бригады, 185-го артиллерийского полка, 37-го противотанкового дивизиона и танковой роты огнеметных танков ОТ-130 должна наносить охватывающий удар по левому, южному флангу японо-маньчжур через 4-6 часа после начала основного удара.
3. Северная - в составе 8 кавалерийской дивизии МНР, 82-й стрелковой дивизии, 36-й механизированной дивизии, 601-го стрелкового полка, 6-й кавалерийской дивизии Монгольской Народно-революционной армии, 7-й мотоброневой бригады, двух танковых батальонов 11-й танковой бригады, 82-го гаубичного артиллерийского полка и 87-го противотанкового дивизиона должна наносить охватывающий удар по правому флангу японо-маньчжур через 7-8 часов после начала главного удара центральной группы войск.
Под руководством маршала X.Чойбалсана действовала командная оперативная группа в составе комдива Ж.Цэрэна, полковников Б.Цога и Г.Эрэндо. Непосредственное участие в этой операции из состава войск Монгольской Народной Республики приняли 6-я и 8-я кавалерийские дивизии.