Особое внимание Жуков уделил проведению широкомасштабной дезинформации противника. С вечера 12 августа началось строительство окопов и позиций на участках частей и соединений первого эшелона, причем было издано распоряжение «каждую ночь вести работы по укреплению и постановке проволочных заграждений, создавая полное звуковое впечатление забивки кольев и других оборонительных работ». Всем бойцам 13 августа были розданы памятки в обороне, а из района 36-й мотострелковой дивизии была дана ложная телеграмма, содержавшая сведения о подготовке оборонительных работ. Одновременно предписывалось с 2 часов ночи до 2 часов 45 минут с 14 по 17 августа передавать ложные сводки о проделанной работе по инженерному оборудованию местности. До 15 августа запрещалось проводить какие-либо сосредоточения на флангах. Выдвижение войск требовалось осуществлять только в ночное время под шум моторов. С целью приучить противника «к шуму моторов и гусеничному шуму, продолжать в центре, южнее горы Хамар-Даба, район центральной переправы демонстративные передвижения танков и тракторов до 16.8 включительно». Одновременно на участках 36-й и 82-й дивизий строились ложные мосты.

В плане операции содержались исчерпывающие указания по тыловому и материально-техническому обеспечению войск. К началу операции в районе боевых действий были созданы необходимые запасы: для наземных войск — до 6 боекомплектов и до 6 заправок горючего; для авиации — не менее 5 заправок для бомбардировщиков и 12–15 заправок — для истребителей. В Тамцак-Булаке для приема раненых развертывались дополнительные места на 1000 коек, а также еще один эвакуационный госпиталь.

В целях обеспечения устойчивого управления войсками связь командного пункта 1-й армейской группы с командирами соединений осуществлялась двойной системой проводов.

Политотделом группы было издано около 5 миллионов листовок-обращений к войскам противника на японском, монгольском и китайском языках. «Разбрасывались листовки с самолетов, преимущественно ночью, так как листовки, сбрасываемые днем, быстро изымались офицерством».

«…Был воскресный день, — вспоминал Жуков. — Стояла теплая, тихая погода. Японское командование, уверенное в том, что советско-монгольские войска не думают о наступлении и не готовятся к нему, разрешило генералам и старшим офицерам воскресные отпуска. Многие из них были в этот день далеко от своих войск: кто в Хайларе, кто в Ханчжуре, кто в Джанджин-Сумэ. Мы учли это немаловажное обстоятельство, принимая решение о начале операции именно в воскресенье».

20 августа в 5 часов 45 минут по позициям японских войск был нанесен массированный бомбовый удар, в котором участвовало свыше 200 бомбардировщиков под прикрытием свыше 300 истребителей. Затем в течение 2 часов 45 минут из более чем 200 орудий велась артиллерийская подготовка. За 15 минут до перехода в атаку пехоты и танков 45 бомбардировщиков нанесли повторный удар по противнику, а артиллерия сосредоточила огонь по его переднему краю обороны. В 9 часов советские войска совместно с монгольскими частями перешли в наступление. «Этот мощный налет авиации и огонь артиллерии, — отмечалось в отчете штаба 1-й армейской группы, — сразу подавил значительную часть артиллерийских и зенитных средств и уничтожил часть боеприпасов противника. Такая мощь удара, как и само наступление, оказались для японцев совершенно неожиданными.