对于空军的轰炸阿帕纳先科十分满意，很得意地向身边的梅赫利斯说：“我们的轰炸不仅是翻起一层土，而是从日本人脑瓜上削掉了一层皮！”
当TB-3机群离开后不久，红军的战斗机和攻击机又开始了第二轮打击，它们在日军的阵地上进行超低空飞行，用航炮和机枪扫射暴露的鬼子，这给日军造成了极大的心理压力。
这依然不是全部，在空袭结束之后，红军的炮兵开始发威了，从203毫米到76毫米的各种口径炮弹呼啸着落在日军的阵地上，特别是隶属于红旗太平洋舰队的岸防炮兵哈桑分队（营级规模），用180毫米和356毫米铁道炮将张鼓峰和沙草峰淹没在硝烟之中。
18时，伴随着还在漫天纷飞的土块，红军坦克轰鸣着冲出阵地，超越步兵向日军阵地冲去。而这也拉开了红军地面部队总攻的序幕。
不过，战场上狭窄多石的道路给红军步兵造成了很大的困难，哈桑湖和山坡之间只有15米~20米宽的小路，这让红军战士们又挤在一起，遭到了日军机枪的猛烈扫射，同时日军多个炮兵大队也密集炮击行进中的红军。
最激烈地战斗发生在张鼓峰的东南方向，红军119步兵团在独立第40坦克营的支援下，从图们江北岸越过中苏边境，迂回到日军52高地背后发起攻击。
T-26在崎岖颠簸的山路上靠近日军阵地，对日军工事实施抵近射击，猛烈地炮火将日军的前沿阵地上的胸墙打成锯齿状。但受武士道精神毒害的日军士兵却表现出狂热的战斗精神，即使遭受如此猛烈的炮火打击，他们依然与突入阵地的红军展开近战。哪怕是红军一度控制住了52高地的绝大部分阵地，但日军指挥官平原静夫把手头所有的力量全部投入反击，又夺回了一部分阵地。
由于缺乏同步兵的配合，红军的T-26在52高地遭受了一定损失，此后双方围绕52高地展开反复争夺，不过谁也奈何不了谁，最后双方在52高地形成对峙。
虽然119步兵团没能完全占领52高地，但无疑也让日军不能一心一意地增援张鼓峰和沙草峰，这使配合96步兵团作战的第2机械化旅第3坦克营仅用了一个小时就突破了日军的第一道防线，推进至沙草峰东北的坡地上，该营甚至试图沿山脊进一步发动进攻。但由于此前日军在沙草峰上的防御力量增强到两个半大队的规模，这和红军进攻部队兵力相差无几，因此该营继续推行十分困难。
当时，为了防止红军的坦克通过，占据有利地形的日军集中大量的机枪和速射炮猛烈开火，导致陷在山地行动困难的红军坦克损失惨重。坦克部队只能竭尽全力不顾损失地向敌人靠近，这才冲入了日军阵地，掀翻了日军的火炮和机枪，并不停地向鬼子兵扫射。
激战至当夜20时，第96团终于攻占了沙草峰东北部山坡，并开始向张鼓峰发起攻击。第二机械化旅在旅长潘菲洛夫上校的带领下，沿着52高地以北的两条狭窄通路艰难前进，由于日军缺乏反坦克武器，红军坦克手起初没遇到太多的抵抗，反倒是多石的坡地以及层出不穷的机械故障躺他们伤透了脑筋，最后该部狼狈地陷在了原地动弹不得。
而正在这时，张鼓峰上的日军拿出了他们最擅长的战术——夜袭。此时红军打了几个小时，又累又饿，猝不及防之下陷入了混战。如果不是眼看不妙的第40步兵师政委伊万琴科和政治部主任波卢什金发现情况不对，果断地将所属的部队全部派出去，恐怕第32步兵师和第2机械化旅会被直接赶入哈桑湖。
激烈地混战之后，红军丢掉了之前占领的绝大部分阵地，与对手形成对峙的局面。这样的战果自然让在194高地上观战的阿帕纳先科和梅赫利斯大失所望。
动用了绝对优势的兵力，还有空军和炮兵的压倒性火力支持，激战了这么久竟然没有取得一点像样的战果，这简直是丢人现眼啊！
反正梅赫利斯是立刻固态萌发，要求立刻逮捕第32步兵师师长别尔扎林，的亏阿帕纳先科还有一点理智，拒绝了这个建议。当时这位方面军司令死沉着一张脸，阴沉沉地命令道：“开会，重新调整作战配属，明天一定要夺回张鼓峰和沙草峰！”
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