自7月31日，一部苏军在张古峰东侧就地坚守之后，8月1日一整天，苏军都在进行反击，部署于哈桑湖北端地区的苏军炮兵从上午9点开始，就对张古峰及沙草峰进行连续炮击，接着又在中午时分，先后出动130架飞机，对张古峰、沙草峰地区、图门江以西的古城、甑山一带的日军炮兵阵地进行轰炸。
8月2日上午，苏军首先以炮兵对张古峰南面的52高地进行猛烈的炮击，接着又以飞机对52高地进行了连续的轰炸，接着约两个营的步兵对日军步兵第75联队第10中队防守的52高地发起了攻击。
防守在张古峰的步兵第75联队第3大队长-平原静夫少佐在率大队主力及作为预备队的第1大队向52高地增援之后，与苏军形成了，两个步兵大队对阵两个营的兵力对比。
激战至下午时分，苏军暂时后撤。在52高地的日军也得以喘息，修复阵地、补充弹药、后送伤员、以准备迎接苏军随时可能发起的新的进攻。
下午17时左右，苏军又以炮击、空袭为掩护，然后在战车的配属下，以约两个营的步兵继续对52高地攻击。而日军则依托阵地实施抵抗，并击退苏军进攻。
晚间21时苏军再次向52高地发起进攻，但仍未能突破日军防御，只是在52高地附近约300处构筑工事、形成与日军的近距离的对峙。而在沙草峰方面，苏军在上午进行了轰炸之后，以约1个营在战车的掩护下发起进攻，与日军步兵第76联队第1大队发生激战。
随后地几天里。苏军仍以火炮、战车掩护步兵对张古峰地区的日军不断攻击。炮兵则是连续轰击52高地、张古峰、沙草峰阵地。
根据苏军在哈桑湖以东的张古峰正面，集中了大量炮兵和部队，在张古峰以北约20公里的五家子和东北方向的香山洞一线集结了大量步兵、炮兵、战车等情况，日军认为苏军将从北面经沙草峰向张古峰发动大的攻势，因而步兵第17旅团长-森本伸树决定将控制在手里的预备队步兵第73联队第1大队归建，以增加步兵第73联队在沙草峰地兵力，另调步兵第75联队第2大队为旅团预备队。
僵持到8月6日。苏军按计划发起了对张古峰地区的总攻。其以第32师及1个战车营从北面攻占沙草峰；以第40师及1个战车营，从南面攻占52高地，然后按计划，这两个师从南北攻占张古峰。\\/\另以舟艇群横渡哈桑湖，向张古峰东坡运送部队。
天刚亮，苏军全线攻击便开始。当天共有约150架次飞机配合炮兵，对52高地、张古峰山顶，将军峰、沙草峰、松乙峰高地、图门江各渡口进行了轰炸与炮击。战车则掩护步兵对日军的阵地进行连续的进攻。进攻5高地的苏军，在战车的掩护下，到上午11时便占领了日军的大部阵地。
而占据在张古峰南坡及山顶的日军共2个中队，面对着从南部进攻地苏军战车与步兵约3个营很快便是支持不在。佐藤幸德只得急调第1大队至山顶增援，并由接替7月31日战死的中野藤七少佐、刚从联队副官调至第1大队任代理大队长的一本义郎少佐统一指挥山顶的防御，另又派步兵第2大队进至第9中队阵地北侧。堵击向张古峰进攻地苏军。
而沙草峰方面，6日晨，苏军在战车部队的掩护下，推进至日军阵地前不足200米之处，此时位于图门江以西的古城日军炮兵群为阻止苏军则对该地进行炮击，双方遂爆发炮战。
8月7日以后，苏军地反击更形加紧，其不仅投入了大量的炮兵、装甲部队和航空兵，更以遮天盖地的优势火力，来杀伤日军的有生力量。\\/\防守52高地的步兵第75联队第3大队及防守张古峰南坡的第9中队。均在苏军火力下遭到惨重损失。而苏军则以步兵约3个营于上午11时在战车掩护下。在52高地的东侧作攻击的准备；另一部约2个连在10余辆战车掩护下，向日军第9中队的阵地推进。
下午时分。苏军对日军这两个守备阵地进行了长达一个小时的炮击，随即以战车为先导。步兵在后，分别向这两个日军守备阵地实施攻击。苏军战车甚至突入到阵地中，以至于防守这一地区地步兵第75联队第3大队长-平原静夫少佐只得组织部队抱起炸药包，配合以速射炮对战车地近距离射击，实施反战车作战，同时以预备队对进攻的苏军进行逆袭。
鉴于52高地地形势已非常危急，佐藤幸德急调步兵73联队第1大队至该地增援。方才稳定局面。而当增援的第1大队长小岛三郎少佐率所属部队进至5高地之后，却发现阵地上已是一片混乱，在经过一番战斗后，小岛部队才算稳住了局面。
而第3大队在这个阵地上，当天便是死伤惨重，包括第3大队长、第10中队长、重机关铳中队长在内地多数官兵都死伤了。
而守备在张古峰东坡的步兵75联队第9中队则在苏军炮兵、战车和约两个连的攻击下崩溃了，中队长受了重伤，中队所剩人员被迫全部突围。
经8月7日的战斗后，守御在张古峰的步兵第75联队伤亡较大，因此步兵第37旅团只得急调步兵第76联队第2大队进入山顶，并由该大队长佐藤又三郎少佐指挥山上残存的第6中队（该中队尚存人）、第2重机关铳中队（尚存12人）、联队炮中队（尚存19名、炮已全部被击毁），以恢复原先由第1大队防守的位置。
到了下午，为了加强山顶上的防守力量，步兵第75联队又派遣下村肇少佐率第2大队实施增援山顶。而当夜。苏军约1个营地兵力于23时左右在炮兵掩护下，就给了在山顶上的这两个日军大队以一个下马威。
8月8日，苏军继续对张古峰顶上的日军阵地实施炮击。拂晓与午后，先后出动战车掩护步兵接连进行攻击；而沙草峰与5高地也遭到苏军炮击和空军轰炸。\这一天增调的九o式野炮门，15加农炮2门以及高炮部队和大野宣明的步兵38旅团司令部、长勇大佐的步兵74联队进抵战地。
第19师团长-尾高中将遂从步兵第74联队中抽出第1大队、联队炮、速射炮中队归于第37旅团长森本申树指挥。
由于当日上午，尾高师团长视察了步兵37旅团，在研究战况后。认为必须恢复步兵75联队第9中队丢掉的在张古峰东南坡上地阵地，才能使52高地与张古峰山顶在防御上构成联系。所以森本旅团长遂下令步兵76联队长-大城户三治大佐立即率该部第3大队及步兵第74联队第1中队，对该处苏军进行攻击，予以阵地占领。
大城户于指挥的步兵于当天夜间23时向该地急袭时，却遭到了苏军的猛烈抵抗。战至次日天明，日军也未取得结果。
鉴于连日作战，部队伤亡较大。朝鲜军司令官-中村孝太郎中将遂根据战场伤亡情况，于8日做出决定。将第19师团留在后方的最后1个大队-步兵第7联队第3大队调往战场。
8月9日，苏军仍然以优势的炮火及战车掩护，进行连续攻击。在对张鼓山进行了猛烈的炮击之后，接着又以约2个营步兵在战车的掩护下发起进攻。而由大城户三治联队长所率的进攻部队，在经8日地大半夜、9日一整天的进攻后，也未能攻占第9中队所失去的张古峰南坡阵地。反倒是苏军的猛烈轰炸、炮击。配以战车掩护步兵进攻，便是使日军第19师团迅遭到了严重损失。步兵第75联队第1大队仅剩30人，其他联队地情况也是如此。
8月10日，苏军依然在炮击后，由战车掩护步兵对52高地、张古峰山顶和沙草峰进行攻击，终日鏖战下来，苏军终于在夜间占领了张古峰山顶日军的阵地一部。而由于前方兵力不断的消耗，当日第19师团将最后地主力步兵第74联队投入战场，交由森本伸树指挥，部署到第一线地带。
而根据战场情况。日军大本营也于8月10日对张古峰地区的战事。作出了新的决定，调关东军、驻蒙军的两个高炮队、野战重炮兵第2联队、车载独立工兵1队。关东军第6列车医院归朝鲜军指挥。调驻大连地区的三宅俊雄中将的第104师团，到图门地区集中。而此时第104师团已领受进攻广东的任务，正在大连待命出海。调遣驻国内歧阜县各务原机场的战斗飞行第59战队进驻延吉，归驻朝鲜的第2飞行团指挥。
而此时，关东军方面也为了策应张古峰地区作战和防备万一，动员了8个师团进行了作战准备和调遣，驻东宁的第12师团、绥芬河地第8师团，作好战斗准备；驻牡丹江掖河地第2师团，前进至细鳞河；驻佳木斯的第4师团主力南移至勃利；驻孙吴地第1师团派遣至黑龙江沿岸；驻齐齐哈尔的第7师团准备随时支援黑河及海拉尔边境地区作战；第104师团根据其大本营地命令，由大连调至张古峰对面的图门江边；驻海拉尔的第23师团加强满洲里方向的警戒。
而此时，视察张古峰战场的大本营高级参谋-寺田稚雄大佐在回到东京以后，根据战场的不利态势及惨烈状况向多田骏参谋次长提议，必须在当晚撤退，否则只会招致更多无意义伤亡的意见。于是在这种知道思想下，苏日张古峰停战协定，于8月10日夜间24时在莫斯科签字。按该协定日军由现占据线后退1000米，苏军从1日夜24时占据现在位置。
张古峰事件，在日军大本营、陆军参谋本部及部队指挥官们的眼中看来，这是苏联在外交上、军事上支援中国国民政府，用军事行动，直接牵制日军向中国内地的武汉、广东发动进攻的一种卑鄙伎俩。