经过一天一夜的战斗后，苏蒙联军成功占领了日军在两翼的据点，但没有对日军的士气和战力造成太大的打击。他们退回了中间的日军集结地里，准备进行顽强的抵抗，和苏蒙联军决一死战。
日军被苏军半包围在在一片长17公里，高19公里的三角形地带，他们左、右两翼还有正面前方都被苏军的部队咬得死死，但由于苏军的南北集群依然没有合围，日军的后方还有一道长十多公里的通道，物资和援兵依然源源不断地往前线输送。
同时，在收到苏军反攻的消息后，关东军司令植田谦吉下令rb的第2、4、7三个师团的援兵急速前进，还有几天的时间就会到达诺门罕，支援由荻州立兵和小松原指挥的前线部队。
但是在援兵抵达之前，连战连胜的苏蒙联军已经开始了第二波的进攻。
7月25日清晨，苏蒙联军的南方集群发起了第二波进攻。在第一波进攻中，南方集群的进展良好，一天内就击退了三个日军联队，并成功从日军第28联队和第71联队手中抢占了呼伦敖包山，还在山上假设了新的炮兵阵地，居高临下，南方的日军不再占地形上的优势。
而两个联队的日军分别向北和西北方向撤退，第28师团向西北方，位于日军中央部分位于绿色高地上的据点撤退，而第71联队和混成左翼支队则向北方第7师团指挥部发方向撤退，在第二道防线上与苏军对抗。
士气高昂的苏军南方集群，开始兵分两路，向日军进攻。步兵第293团连同坦克11旅3营，还有中央集群的步兵向绿色高地和沙土高地发起进攻。
而南方集群其余的部队（包括3个步兵团、1个坦克旅、一个摩托化旅）则向北方的前进，攻击日军第7师团的残余部队。
这次，南方集群的攻势比第一波还要困难，由于日军在后方设立了更加坚固的防线，而且得到了新的反坦克炮，苏军的机械化部队进攻受到阻碍。
像第一天那样，苏军坦克零伤亡完虐日军步兵的情况已经没有出现，鬼子早已经在准备了一定数量的反坦克炮和防空炮，架设在第二道防线，迎接钢铁洪流的进攻。
由于日军阵地离苏军的大炮还有15公里的距离，苏军的炮兵很难精确地炸到那边的反坦克炮阵地，之前那次炮击的效果其实不是太理想，虽然摧毁了日军前线的反坦克、防空力量，但并没有摧毁日军在后方阵地的反坦克炮和防空炮。
结果，南方集群的苏军装甲部队第一天在没反坦克力量抵抗的情况下，轻松地突破日军第一层防线，但到第二层防线的时候，就遇到克星了。
7月25日清晨，第6坦克旅和第8摩托化旅的装甲部队在接到进攻的命令后，排成了进攻的队形，在空中力量的支援下，隆隆地往前方的日军阵地开进。
正当坦克要开火，飞机要投弹的时候，日军毫不留情地，用反坦克炮朝前方滚滚而来的苏军坦克进行射击。
几个集中精神的反坦克炮兵瞄准了几辆苏军t-26坦克，毫不犹疑地开了炮。几枚反坦克炮弹射进了几辆t-26坦克薄薄的装甲，击毁了几辆坦克。
苏军当然不会善罢甘休，这次反坦克炮击暴露了日军反坦克炮的位置，结果被地上的坦克集中炮击，天上的飞机集中轰炸、扫射，结果日军的反坦克部队却栽了跟头。