剩余的12万军队协同几乎所有的重型武器沿乌兰巴托布防，乌兰巴托是个山脚城市，城北城西都是高山，从这两个地方攻城的话很困难，那里易守难攻，朱可夫在这里只布置了2个步兵师的兵力。
而城东和城南则是一马平川，十分适合大规模机械化兵团前进，所以朱可夫在城外布置了4道防线，在蒙古国政府的协助下，短时间内发动了近20万乌兰巴托市民协助军队修建工事，所以这四道防线都很坚固，用苏联红军视察组的报告称，即便是苏联最强大的机械化兵团10万精兵来进攻，这四道防线最少也能坚持2个月以上，当然了前提是武器弹药充足。
对于视察组的汇报朱可夫并没有当真，但是如果这四道防线可以支撑半个月以上的话，那么陈锋所部由于战线过长所带来的负面影响就完全可以体现出来了。要知道陈锋所部的统治重心是在归绥、包头一带，距离乌兰巴托何止几千里，弹药以及给养都很难在短时间内运到战场，再加上中苏铁路只是一条草草修建的铁路，运输量十分有限，根本就满足不了前线十几万大军的供应。
然而，战争一开始朱可夫就惊呆了，陈锋所部的进攻实在太犀利了，6月30日夜，陈锋所部趁夜色向苏蒙联军的阵地发动了全面进攻，他们自以为坚固的防御工事在陈锋所部重炮兵面前根本就像纸糊的一样。
而朱可夫专门拼凑了一个反坦克团，准备对付陈锋所部毕将出现的装甲部队，但是在战场上朱可夫才知道自己的想法有多么可笑，那个反坦克团刚刚投入战场不到半个小时就被跟随在中国装甲部队身后的步兵给消灭了。
虽然30日夜的战斗陈锋所部并没有取得多大的战果，更没有拿下第一道防线。但是陈锋所部在四个小时的进攻中却连续三次冲入苏蒙联军的阵地，迫使朱可夫一次次向第一道防线增兵。
尽管不清楚在昨晚的进攻中陈锋所部一共投入了多少兵力，但是朱可夫却清楚仅仅半个晚上的战斗，第一道防线上的苏蒙联军就已经达到了四万五千人之多，远远超出了他战前两万人的预计，这让朱可夫为刚刚爆发的乌兰巴托战役蒙上了一层阴影。
7月1日上午，陈锋所部继续向南部阵地进攻，经过一个上午的战斗，陈锋所部依然没有攻破苏蒙联军的第一道防线。
对于这样的战果陈锋很不满意，于是将陆航1旅调到了前线，随同装甲部队下午进攻。有了陆航部队的加入，陈锋所部的装甲部队如有神助，下午只用了2个小时就杀入苏蒙联军的阵地。尽管苏蒙联军此时表现得极为英勇，死战不退，但是在陈锋所部随后到达的步兵的联合打击下，苏蒙联军很快就后退了。
陈锋所部再接再厉一鼓作气，对于后撤的苏蒙联军进行追击，到7月1日晚上前兵临第二道防线。
接到前线的敌情通报之后，朱可夫大怒，4万多部队竟然连一天也没坚持下来，暴怒的朱可夫连续处决了3位将官以及12名中下级军官，同时还处决351名胆小懦弱的士兵，以挽救苏蒙联军颓废的斗志以及濒临涣散的军心。
也许是这次战前正法取得了效果，反正是从7月2日开始，苏蒙联军虽然损失极为惨重，但是却再也没有后退过，一直到7月5日。
7月6日，在南面阵地久攻不下的陈锋所部在东面开辟了第二个战场，至此双方在乌兰巴托正面战场上投入的兵力已经达到了二十余万。
7月6日下午，陈锋所部的一个重炮师抵达乌兰巴托，加入到了南面的进攻序列，有了这支生力军的加入，当天下午陈锋所部顺利突破了苏蒙联军的第二道防线，并且将兵锋推移到了苏蒙联军的第三道防线。
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