29日，10名苏军士兵到张鼓蜂以北两公里处构筑工事，尾高下令进攻，苏军坦克随即出动。尾高不向大本营报告，擅自命令佐藤联队出击，攻占山岭地带，完全违背了天皇的旨意。可是，天皇听到参谋次长多田骏的报告后，一反常态地命令说：“事已至此，无可奈何。望前线将士坚守边界，切忌越轨行动！”
7月30日下午，参谋本部收到朝鲜军参谋长北野宪造少将的急电如下：29日晨，约10名苏军士兵出现于沙草峰南方1公里的高地，越境开始构筑工事。古邑（古城）守备队以20名士兵于15时将其击退，以后该小队为了避免战斗，撤回到洋馆坪南方2公里的高地，正监视敌情。
于是以参谋次长名义，向朝鲜军、关东军两参谋长发出如下电报：沙草峰事件，目前可由正在坚持实施不扩大方针的现地部队予以处理，希命其及时报告现地情况。
经过多天的连续战斗，苏联获胜。
8月4日，日本提出议和。经过多轮谈判，日苏双方于8月10日在莫斯科缔结张鼓峰停战协定。协议规定，两国军队于8月11日12时停止一切军事行动。又经过双方代表现场交涉，双方同意在张鼓峰北坡阵地上各自后退80米，作为双方的警戒线。8月13日，日苏双方在张鼓峰东南坡交换了死者尸体。至此，历时13天的张鼓峰战役宣告结束。
此次战役，日、苏伤亡5940余人。张鼓峰事件后，日军把防川一带划为禁区，强行把洋馆坪、桧忠源、沙草坪、防川四个村的140多户居民迁走，使这里成为无人区，同时又在防川附近的图们江上立桩堵江，封锁图们江航道。从此，中国利用图们江航道的出海活动被迫完全中断。
张鼓峰战役失败后，日本北进计划失败，“南进”计划占了上风，这才有日军将远东战场南移太平洋，引起太平洋战争爆发，从而改变了整个第二次世界大战的战争格局。
苏联著名歌曲《喀秋莎》就诞生于张鼓峰事件。
该事件发生时，正值珲春地区的夏季，漫山遍野开着梨花和野玫瑰花，清澈的图们江如缎带一般飘落在一碧千里的原野中，从日本海吹来轻纱一样的薄雾。
苏联著名诗人伊萨科夫斯基就是从这美妙的大自然画卷中得到了创作灵感，写出了诗歌《喀秋莎》。苏联作曲家勃兰切尔看到这首诗歌后，把它谱成了曲，但当时并没有流行，而是在此后的苏联卫国战争中脱颖而出，并伴随着隆隆的炮声流传开来，很快成为世界名曲。
张鼓峰战役被毛泽东写入了他的著作《苏联人民的利益和中国人民的是一致的》文章中，因此更加著名。现在，在我方一侧的公路边上，建成占地300平方米张鼓峰战役纪念馆，警示国人时刻注意国防安全。