重炮未露臉，但是躲了和尚躲不了廟，知道炮兵陣地在哪裏就夠了。8點整，內山根據所測得的數據，下令日軍炮群進行真刀實槍的齊射，所謂“效率射”，射擊時間核定為兩個小時。
於是，早已集結於前沿的76門大口徑重炮終於派上用場，遠遠可以看到，蘇軍炮兵陣地上被炸得塵土飛揚，濃煙滾滾。
因為炮彈的供應能力有限，日軍炮兵對耗彈量有嚴格規定，即必須按基數使用，普通山野炮一個基數為100發炮彈，越往上去，每基數的炮彈越少，150毫米榴彈炮為50發，150毫米加農炮僅為30發。
平時炮兵部隊最多舍得用一到兩個基數，這次破例允許打足五個基數，可謂下了血本。
如此大規模、長時間的炮戰，在日本陸軍史上還是第一次，炮彈的消耗更是史無前例。密集的重炮轟擊，給蘇軍一線陣地造成了一定破壞。一名蘇聯戰地記者在前線采訪，拍下了一個炮兵班作戰的場麵，但就在他按下快門的那一瞬間，一枚重炮炮彈落下來，炮兵班成員全部中彈身亡。
蘇軍損失的主要是團屬步兵炮和迫擊炮，師屬山野炮、軍屬榴彈炮、加農炮這些重炮部隊已經開始轉移陣地，內山觀察到，蘇軍牽引車正拖著火炮向後撤退。
直接負責指揮重炮兵的畑勇三郎心花怒放，他頗有詩意地記錄道：“殷殷炮聲驚天動地，震撼著蒙北沙漠。”
步兵們埋伏在戰壕裏，他們不知道重炮轟擊的實際戰果，隻能聽到隆隆炮聲，以及依稀看到蘇軍陣地上的塵煙，不過這就夠了，自家炮兵抖威風，諾門罕戰役以來是從來沒有過的，因此一個個興奮得要命，連連拍手叫好。
10點整，受到炮群射擊鼓舞的步兵集團躍出隱蔽掩體，幾萬人浩浩蕩蕩，像是決堤的洪水一般，一邊高喊“萬歲”，一邊衝向蘇軍陣地。
蘇軍的火力攔截網除了輕重機槍外，隻有一些不便移動的火炮，力道是有的，但日軍人實在太多，割麥子一樣，割了一排又一排，總也割不完，前沿部隊與蘇軍陣地已近在咫尺。
蘇軍指揮官見狀，趕緊下令準備上刺刀打肉搏戰，但也就在同一時間，炮彈忽然像冰雹一樣地砸過來，正砸在步兵集團中間。
蘇軍都覺得奇怪，他們的炮兵正在轉移，這是哪裏冒出來的幫手？幫手不是別人，卻是內山。因為炮兵團的重炮或者是日俄戰爭時的遺物，或者是出廠後從沒舍得放到戰場上曆練的寶貝，所以炮兵對炮的性能多不熟悉，而且他們此前也從未接受過超遠程的飽和射擊訓練，導致射擊效果無法恭維。
從前沿觀測數據來看，重炮的射擊精度很差，彈著點離目標相差較遠，經過兩個小時的重炮轟擊，僅有10門蘇軍火炮被擊毀，其餘炮兵部隊都跑掉了。
內山於是臨時決定延長一個小時炮擊，但他卻忘了通知前沿部隊。事實上，就算他有這個意識，也力不能及。
蘇軍在諾門罕戰區實施了無線電幹擾技術，日軍電台之間沒法正常聯係，使用傳令兵的話，各部隊這裏一堆，那裏一堆，靠兩條腿幾分鍾時間裏根本跑不了多遠，若是以車代步，又會成為蘇軍轟炸機的攻擊目標。
總之，內山要麼不改時間，要改時間的話，就沒法讓所有人都知道。日軍重炮端的生猛，隻一個照麵就做完了蘇軍做不完的功課，日軍步兵集團第一梯隊近乎全軍覆滅。步兵指揮官趕緊通過電台向內山呼叫：“炸著自己人了，馬上停止炮擊，笨蛋！”
可是無線電幹擾太厲害了，電台裏嘈雜聲一片，根本聽不清對方在喊些什麼。內山還以為是自己炸得夠完美，步兵忙不迭地報喜來了，當下激動不已，繼續給炮兵下達了加量加價的攻擊命令。
時間一長，老爺爺級別的重炮終究經不過超負荷的折騰。炮擊過程中，有9門重炮的炮架折斷，7門發生炸膛事故，造成了炮毀人亡的慘劇，其他諸如炮身過熱、炮管燒壞等故障也層出不窮，射程最遠的加農炮一連癱掉了6門之多。