經過一天一夜的戰鬥後，蘇蒙聯軍成功佔領了日軍在兩翼的據點，但沒有對日軍的士氣和戰力造成太大的打擊。他們退回了中間的日軍集結地裡，準備進行頑強的抵抗，和蘇蒙聯軍決一死戰。
日軍被蘇軍半包圍在在一片長17公里，高19公里的三角形地帶，他們左、右兩翼還有正面前方都被蘇軍的部隊咬得死死，但由於蘇軍的南北集羣依然沒有合圍，日軍的後方還有一道長十多公里的通道，物資和援兵依然源源不斷地往前線輸送。
同時，在收到蘇軍反攻的消息後，關東軍司令植田謙吉下令rb的第2、4、7三個師團的援兵急速前進，還有幾天的時間就會到達諾門罕，支援由荻州立兵和小松原指揮的前線部隊。
但是在援兵抵達之前，連戰連勝的蘇蒙聯軍已經開始了第二波的進攻。
7月25日清晨，蘇蒙聯軍的南方集羣發起了第二波進攻。在第一波進攻中，南方集羣的進展良好，一天內就擊退了三個日軍聯隊，併成功從日軍第28聯隊和第71聯隊手中搶佔了呼倫敖包山，還在山上假設了新的炮兵陣地，居高臨下，南方的日軍不再佔地形上的優勢。
而兩個聯隊的日軍分別向北和西北方向撤退，第28師團向西北方，位於日軍中央部分位於綠色高地上的據點撤退，而第71聯隊和混成左翼支隊則向北方第7師團指揮部發方向撤退，在第二道防線上與蘇軍對抗。
士氣高昂的蘇軍南方集羣，開始兵分兩路，向日軍進攻。步兵第293團連同坦克11旅3營，還有中央集羣的步兵向綠色高地和沙土高地發起進攻。
而南方集羣其餘的部隊（包括3個步兵團、1個坦克旅、一個摩托化旅）則向北方的前進，攻擊日軍第7師團的殘餘部隊。
這次，南方集羣的攻勢比第一波還要困難，由於日軍在後方設立了更加堅固的防線，而且得到了新的反坦克炮，蘇軍的機械化部隊進攻受到阻礙。
像第一天那樣，蘇軍坦克零傷亡完虐日軍步兵的情況已經沒有出現，鬼子早已經在準備了一定數量的反坦克炮和防空炮，架設在第二道防線，迎接鋼鐵洪流的進攻。
由於日軍陣地離蘇軍的大炮還有15公里的距離，蘇軍的炮兵很難精確地炸到那邊的反坦克炮陣地，之前那次炮擊的效果其實不是太理想，雖然摧毀了日軍前線的反坦克、防空力量，但並沒有摧毀日軍在後方陣地的反坦克炮和防空炮。
結果，南方集羣的蘇軍裝甲部隊第一天在沒反坦克力量抵抗的情況下，輕鬆地突破日軍第一層防線，但到第二層防線的時候，就遇到剋星了。
7月25日清晨，第6坦克旅和第8摩托化旅的裝甲部隊在接到進攻的命令後，排成了進攻的隊形，在空中力量的支援下，隆隆地往前方的日軍陣地開進。
正當坦克要開火，飛機要投彈的時候，日軍毫不留情地，用反坦克炮朝前方滾滾而來的蘇軍坦克進行射擊。
幾個集中精神的反坦克炮兵瞄準了幾輛蘇軍t-26坦克，毫不猶疑地開了炮。幾枚反坦克炮彈射進了幾輛t-26坦克薄薄的裝甲，擊毀了幾輛坦克。
蘇軍當然不會善罷甘休，這次反坦克炮擊暴露了日軍反坦克炮的位置，結果被地上的坦克集中炮擊，天上的飛機集中轟炸、掃射，結果日軍的反坦克部隊卻栽了跟頭。
在後面，蘇軍的步兵主力也跟隨者坦克的步伐，向發起了衝鋒。紅軍戰士們，在衝鋒號音樂的伴奏下，邊喊着“烏拉！”，邊向前面的日軍陣地，浩浩蕩蕩地衝去。
此時，日軍在那邊只有一個連隊的兵力（半個第71聯隊AA半個左翼支隊），而蘇軍卻有3個步兵團、一個摩托化旅、一個坦克旅的力量，無論是兵力上還是裝備上均佔優勢。
鬼子的反坦克炮和防空炮雖然擋住了坦克和飛機的進攻，卻擋不住兵力相當於自己三倍的蘇軍步兵。
即使他們動用了野戰炮向蘇軍步兵發起炮擊，但由於大炮數量不多，而蘇聯步兵的數量太多，這點的炮擊只造成了蘇軍極小的傷亡，而他們自己卻因爲蘇聯飛機的轟炸掃射，和坦克、裝甲車的猛烈攻擊，折損了爲數不少的兵員。
在蘇軍空地協同作戰，步兵、坦克和飛機的猛烈攻勢下，兵力只有蘇軍三分之一，而且毫無制空權，毫無裝甲兵力的rb鬼子，根本就擋不住蘇軍的鋼鐵洪流。
他們的反坦克炮、防空炮不久也被摧毀，最終失去了幾乎所有的防空、反坦克能力，剩下來的士兵們，爲了對付蘇聯的坦克，居然在自己身上綁炸彈。
這些綁着炸彈的鬼子們，組成了反坦克敢死隊，不顧一切地往蘇軍坦克衝去。但就在他們衝到坦克那裡之前，就已經死於裝甲車、坦克配備的機槍槍口下，只有少數的幾個人能夠衝到坦克前，引爆身上的炸彈，和坦克兵一起去見馬克思。
南線的蘇軍經過幾個小時的戰鬥後，成功突破了日軍第的陣地，蘇軍左右兩翼的部隊隨後繞道日軍後方，成功包抄了日軍在那邊的所有部隊。
等到晚上，日軍第14旅的部隊前來增援，試圖從包圍圈外面攻擊蘇軍，解開重圍的時候，被圍困的鬼子基本上已經被兵力佔絕對優勢的蘇軍所圍殲，怎樣也挽救不了了。
日軍第14旅的援兵不但挽救不了2個聯隊被圍殲的局面，還遭到蘇聯空軍的猛烈轟炸，還遇到蘇軍部隊的反攻，結果只能在戰場東北方修築工事，原地駐紮。
而與此同時，北方集羣也推進到rb中央集羣的北側，在列米佐夫高地以北2公里的地方集結，準備下一步的行動。
蘇軍的中央集羣也已經爲最後的總攻做好準備，等南北兩個集羣合圍日軍之後，一起收縮包圍圈，準備圍殲剩下來的日軍主力。
然而，戰場上依然還有不少變數，日軍第14旅的援兵已經在戰場東北方建立了陣地，隨時都會威脅到南方集羣的合圍計劃，而日軍3萬名從關內調來的援兵也在火速趕來前線。
如果鬼子所有援兵都能順利抵達諾門罕的話，曼圖洛夫就要面對更多的困難。朱可夫圍殲日軍的計劃可能會泡湯，他指揮的蘇軍部隊也有可能會被增援的小鬼子擊退，到時後果將會不堪設想。