团决定突围。2000多名第23师团士兵用手榴弹近战杀出一条路，突出重围，日军各部队亦随之突围。

鉴于打败苏联已经没有希望，日本东乡驻苏大使向苏联提出诺门坎停战要求。随后，日本驻苏大使东乡与苏联外交部长莫洛托夫签订停战协定。而诺门罕之战，历时135天。双方投入战场兵员20余万人，大炮500余门，飞机900架，坦克、装甲车上千辆，死亡6万余人，日军不可一世的关东军遭遇前所未有的之惨败。