Группа Ки-27b.

После длительного перерыва воздушные операции возобновились 14 сентября. Утром десять бомбардировщиков Ki-30 в сопровождении 45 Ki-27 атаковали советские аэродромы около озера Буир-Нур. На перехват поднялись 75 И-16 и 15 И-153. После боя японцы сообщили об уничтожении девяти советских самолетов; Советы заявили, что им удалось сбить три японских машины. На самом деле ни одна из сторон не понесла потерь. Последние бои над Халхин-Голом произошли на следующий день, 15 сентября. Они были самыми массовыми за весь конфликт — 212 советских и около 180 японских истребителей (1-й, 11-й, 24-й, 59-й и 64-й Сентаи). Пилоты советских ВВС заявили об уничтожении девятнадцати (по другим данным — двадцати) самолетов противника при собственных потерях в шесть истребителей (один И-16 и пять И-153). Японцы претендуют на 39 сбитых самолетов противники в обмен на девять Ki-27 и один бомбардировщик. Среди погибших японских пилотов был ас, на счету которого было 27 побед — командир 1-го Чутая 11-го Сентая капитан Кенджи Симада. На следующий день, 16 сентября, было подписано перемирие между противоборствующими сторонами. По японским данным они сбили в сентябре 121 советский самолет и потеряли 24 своих. Однако, Советы утверждают, что сбили 70 японских самолетов ценой потери четырнадцати истребителей.

Легкий конфликт 1939 года на Халхин-Голе был одним из самых жестких столкновений в воздухе со времен Первой Мировой войны. Даже во время японо-китайской войны не было таких интенсивных боев. Эта война стоила жизни 152 японским пилотам, из них 95 — летчики-истребители. Самые тяжелые потери понес 24-й Сентай, который лишился 70 % первоначального состава, и 11-й Сентай, потерявший 55 % пилотов. Советские потери составили 174 убитых или пропавших без вести пилота и 133 — раненых.

Согласно официальным советским данным за период с 22 мая по 15 сентября 1939 года ВВС СССР уничтожили 646 японских самолетов, из них 564 — истребители. 588 было сбито в воздушных боях (в том числе 529 истребителей) и 58 уничтожено на земле (включая 35 истребителей). По данным IJAAF они потеряли 162 самолета (88 — в воздухе и 74 — на земле) из них 97 истребителей (96 Ki-27 и один Ki-10) и 34 на земле. За время конфликта в качестве подкрепления поступило 113 новых Ki-27.

В свою очередь японцы утверждают, что им удалось уничтожить 1162 советских самолета в воздухе и 98 — на земле, что в сумме дает цифру 1260 машин (некоторые источники приводят ещё большие цифры -1370 самолетов). Фактические потери советских ВВС не превышают 207 машин (145 — в воздухе и 62 — на земле), из которых 163 были истребителями (83 И-16, четыре И-16 тип 17, 60 И-152 и 16 И-153). Небоевые потери составили 42 самолета, включая 33 истребителя (22 истребителя И-16, пять И-152 и шесть И-153).

Самым результативным подразделением IJAAF очевидно был 1-й Чутай 11-го Сентая. На счету которого более 180 сбитых советских самолетов. 11-й Сентай в целом одержал 530 побед, не считая 59 "вероятных", потеряв 19 самолетов. На счету 1-го Сентая 245 советских машин (и ещё 95 "вероятных"), собственные потери составили шестнадцать истребителей. На долю 24-го Сентая приходится 214 подтвержденных и 56 вероятных побед при потере двенадцати пилотов. 64-й Сентай одержал 52 победы и потерял восемь пилотов, а 59-й — одиннадцать и пять соответственно.

Многие японские летчики-истребители, летавшие на Ki-27, достигли во время "Номонганского инцидента" блестящих результатов и получили в Японии статус национальных героев. Среди них были такие асы, как: уоррент-офицер Хиромичи Синохара (58 побед), которому посмертно было присвоено звание 2-го лейтенанта, капитан Кенджи Симада (27 побед, а по другим данным даже 40), ему посмертно было присвоено званне майора: старший сержант Томио Ханада (25), 2-й лейтенант Шого Саито (24), старший сержант Бунджи Йошияма (более 20 побед), майор Сабуро Того (22), майор Джийозо Ивахаши (20), старший сержант Сабуро Кимура (19), сержант Рётаро Йобо (18), уоррент-офицер Такео Ишин (18), лейтенант Шончи Сузуки (17), уоррент-офицер Мамору Ханада (17), старший сержант Мунейоши Мотожима (16), уоррент-офицер Ринчи Ито (16), лейтенант Иошихико Ваджима (16), майор Айвори Сакаи (15), 2-й лейтенант Масатоши Масузава (12 или 10). Многие пилоты IJAAF получили в этом конфликте боевое крещение, и в дальнейшем успешно сражались в других военных кампаниях с участием армейской авиации.

Ku-27b 10-го Докурицу Чутая. На фоне самолета с номером «56» — командир части, капитан Киёши Кимура. Носовая часть самолета, включая мотор и кабину, закрыта брезентом.

Ки-27b I-го Чутая 5-го Сентая, Кашива, Япония, 1940–1941 годы. На первом плане позирует старший сержант Фуджитиро Ито. Самолет на заднем плане несет катакану «Те» на руле. Эмблемой 5-го Сентия были две наклонных полосы в хвостовой части фюзеляжа — белые в 1-ом Чутае, красные во 2-ом и желтые в 3-ем.

После того, как 16 сентября 1939 года было подписано перемирие, в Маньчжурии оставили только три Сентая: 1-й Сентай в Сунджи около Харбина (доведя его численность до трех Чутаев за счет 4-го Чутая 11-го Сентая), 24-й Сентай в Хайларе и 64-й Сентай в Донгджингченге. 11-й и 59-й Сентаи вернулись в Китай, последний (без 4-го Чутая) с октября базировался в Ухани, а затем — в Ханькоу. В январе 1940 года 1-й Чутай 64-го Сентая также возвратился в Китай и действовал в Кантоне до марта 1941 года под названием Марута Бутай (по имени его командира капитана Фумио Марута). Оставшиеся в Маньчжурии Ki-27 долгие годы занимались патрулированием маньчжуро-монгольской границы. На протяжении двух лет, с момента окончания боев за Халхин-Гол до начала войны на Тихом океане, базировавшиеся в Китае Ki-27 принимали участие в многочисленных мелких стычках с китайскими ВВС, в основном в районе городов Чанши, Чунцин (который после взятия в декабре 1937 года японцами Нанкина стал столицей Китая), Куньмина и Дженгчана в южном и центральном Китае (провинции Сычуань, Юньнань, Гуанси и Гуандуна). Первоначально они контролировали отдельные районы (особенно находившиеся под контролем японских войск) и осуществляли воздушную поддержку сухопутных операций. В декабре 1940 года 11-й Сентай был снова переброшен из Китая в Харбин в Маньчжурии, где он оставался до осени 1941 года. Опыт, полученный в ходе "Номонганского инцидента" лишь незначительно повлиял на взгляды Коку Хомбу. Хотя признавалась необходимость усилить вооружение и бронирование истребителей, единственным наследником Ki-27 считался Ki-43 "Хаябуса", разработанный фирмой Накадзима на основе тех же критериев, что и его предшественник. Идея создать хорошо вооруженный и бронированный, с большой скоростью и скороподъемностью истребитель-перехватчик (пускай даже за счет некоторого проигрыша в маневренности) с трудом находила поддержку в высших эшелонах IJAAF. Первым представителем этого поколения истребителей стал Накадзима Ki-44 "Секи".

Потери Ki-27 во время воздушных боев за Халхин-Гол были столь велики, что в 1939 году IJAAF сумели вооружить новыми машинами лишь два полразделения — 33-й Сентай (командир — подполковник Бузо Аоки) в Кингшу и 77-й Сентай (командир — капитан Хаширо Кавахара) в Харбине, оба в Маньчжурии. Они получили свои первые Ki-27 лишь осенью 1939 года. 33-й Сентай в составе трех Чутаев был сформирован в августе 1938 года на основе истребительных подразделений 16-го Хико Рентая, тогда как 77-й Сентай был создан в июле 1938 года на базе 8-го Хико Дайтая. Последний Сентай стал впоследствии самым знаменитым подразделением, эксплуатировавшим Ki-27 — эти истребители служили в нем в течение четырех лет — до августа 1943 года! Все выпущенные в 1939 году а и Ki-27b использовались для восполнения потерь в Маньчжурии и Китае. А также для усиления уже существующих подразделений.