Сражение у Баин-Цагана не затихало и в ночь с 3 на 4 июля. Утром 4 июля японская артиллерия при поддержке авиации открыла огонь по советско-монгольским частям. Артиллерийская подготовка продолжалась три часа, после чего японские войска пошли в атаку. Эта атака японских частей была отбита огнём артиллерии, танков и бронемашин. Вечером 4 июля советско-монгольские части при поддержке артиллерии и авиации вновь предприняли совместную атаку против японских войск. К этому времени японские части удерживали только вершину Баин-Цагана — узкую полосу местности в пять километров длиной и два километра шириной. На этом небольшом пространстве были сосредоточены все японские войска, переправившиеся на западный берег реки. Бои продолжались весь вечер и всю ночь. И только к утру 5 июля японские части дрогнули и начали отступать с вершины по крутым скатам к переправе через Халхин-Гол. Под ударами советско-монгольских частей отступление переросло в паническое бегство. Бросая автомашины, орудия, пулемёты и своё личное оружие, японские солдаты устремились к реке. Переправлялись на восточный берег под огнём советской артиллерии и танков, теряя сотни убитых и раненых.
Победа у Баин-Цагана была одержана, но она дорого стоила советским и монгольским частям. 11-я танковая бригада, наносившая главный удар по японским частям, потеряла половину личного состава и 82 танка. Неменьший урон понесли другие советские и монгольские броневые части. Всего в июле, в основном на Баин-Цагане, потери составили 175 танков и 143 бронемашины.
Это был первый крупный успех советско-монгольских войск за полтора месяца боёв. Баин-Цаганское сражение было классическим примером активной обороны с целью срыва наступления противника. В этой операции впервые в войсковой практике советское командование использовало бронетанковые соединения для самостоятельного контрудара по противнику, прорвавшему оборону. В условиях отсутствия поддержки пехоты большую роль сыграло целенаправленное использование артиллерии и авиации против плацдарма, захваченного японцами. Пример Баин-Цаганского сражения подтвердил вывод о том, что в будущей войне танковые и механизированные войска станут решающим средством достижения успеха в ходе скоротечных маневренных операций.
События на монголо-маньчжурской границе показали, что там ведётся необъявленная война, которая в любой момент может охватить огромные территории. Соответствующие выводы были сделаны и руководством Наркомата обороны. Новая обстановка на Дальнем Востоке требовала и новых форм командования войсками на огромных пространствах от Иркутска до Хасана.
К лету 1939 г. на Дальнем Востоке дислоцировались: 1-я отдельная Краснознамённая армия, которой командовал командарм 2-го ранга Штерн, 2-я отдельная Краснознамённая армия, которой командовал комкор Конев и войска ЗабВО под командованием комкора Ремезова. Все эти объединения подчинялись непосредственно наркому обороны и не были связаны между собой. В оперативном подчинении 1-й армии, прикрывавшей Приморье, находился Тихоокеанский флот, 2-й армии, прикрывавшей район Хабаровска и Благовещенска, подчинялась Краснознамённая Амурская флотилия. Командованию ЗабВО подчинялись войска 57-го особого корпуса, расположенного на территории МНР. Такова была расстановка вооружённых сил на дальневосточных рубежах страны. Но когда выяснилось, что командование Квантунской армии продолжает наращивать силы в районе Халхин-Гола, для дальнейшего расширения агрессии и потребовалось усилить советские войска на дальневосточном театре военных действий, нужно было изменить сложившуюся организационную структуру подчинения советских армий.
5 июля Главный военный совет РККА принял решение о реорганизации структуры подчинения дальневосточных войск. В Чите создавался новый орган стратегического руководства вооружёнными силами. Была создана фронтовая группа, командующим которой назначался Штерн. В тот же день Ворошилов подписал приказ об образовании фронтовой группы. Штерн должен был немедленно выехать в Читу и приступить к выполнению своих обязанностей. Начальнику Генштаба РККА Шапошникову поручалось разработать и представить на утверждение наркома штаты и положение об управлении фронтовой группы.
