苏军根据日军集结方向，向张鼓峰地区紧急调运了两个甲种师，第32步兵师、第40步兵师、第6装甲旅依次进驻哈桑湖附近，并在乌苏里思科部署了伊16战机，TB-3重型轰炸机共200余架。苏军方面由朱可夫担任指挥员，史大岭也下了血本，朱可夫可以调动的后备部队达16个步兵师及3个坦克师和4个机械化师及5个炮兵旅共25万人的兵力。
战斗以人们熟知的方式展开，3月14日，抱着雪耻念头的朝鲜住屯军对着张鼓峰主阵地打响了第一炮，战斗开始。
驻守在张鼓峰上的苏军一个团第一天就遭受了日军第9师团潮水般的攻击，至傍晚，主峰失守。
第二日上午，苏军趁日军立足未稳以32师主力和第6装甲旅主力分两路由北向南进攻，双方重炮轰鸣，战斗打成白热化。
上午10时，由12架TB-3,16架伊16组成的混合机群对张鼓峰日军阵地进行了轰炸，10时30分，苏军机群正要撤离时遭遇赤城号、加贺号两条航母上的第一航空队15架“海军新锐战斗机”零式战机堵截，一番惨烈的空中追逐后，日海军零式战机完胜，以损失一架的代价取得击落敌机15架，击伤13架的赫赫战果。打跑了苏军战机，零式又对滚滚而来的苏军第六装甲旅进行了十几分钟的攻击，击毁T-26、T-28坦克9辆。
朱可夫大吃一惊。从逃回来的飞行员的描述来看，日军新出现的这种飞机性能极其出色，本国尚无与之匹敌的战机，如此一来，再打上几次空战，己方的制空权就要全部丧失，朱可夫知道，上次张鼓峰事件日军没有飞机参战，致使己方轻易的掌控了天空，频频派飞机轰炸才打赢的，而诺门坎战斗时，日军参战的飞机与己方是一个档次的，谁的飞机多谁就赢，恰巧自己的多。而现在这可怎么办？失去制空权，装甲部队也难混呐！头痛得要死，当夜，善于指挥大规模装甲部队作战的朱可夫失眠了。
零式战斗机是日本海军航空兵二战期间最著名的飞机，也是二战日本飞机的招牌型号，在太平洋战争中自始至终都是战斗的主力。在太平洋战争初期，零式对盟军飞行部队造成了空前的灾难，给予了盟军最大的震撼，战争初期日军仅有300架零式，其中250架投入了太平洋战场，就凭借这区区250架零式，日军在开战后几个月时间把盟军在太平洋地区的战斗机部队消灭了2/3，当时盟军飞行员架机起飞迎击零式时，无论飞行员还是指挥官都明白，战机飞出去以后八成是回不来了。