收復蒙古的戰役是中國裝甲部隊第二次大規模亮相世界舞臺，但是這場戰爭中，由于對手太弱，中國裝甲部隊并沒有太大的表現空間，但是他們依然十分出色的完成了任務，林峰也為他們感到自豪。
這次他沒有了第一次患得患失的心情，他相信經過中印戰爭洗禮的中國坦克部隊已經具備了挑戰世界上任何坦克強國的實力。最重要的是這次他將隨坦克部隊一起出發，他將親歷這次戰斗過程。他很珍惜這次機會，這也許就是他最后一次也是唯一一次指揮坦克作戰。
他要園了自己的坦克夢。
1984年9月2日夜11時34分，中國空軍1000架戰斗機群呼嘯著向蒙古境內飛去，目標是蒙古的部隊、軍火庫、機場、鐵路、公路和橋梁。約1小時后，中國地面部隊在中蒙邊境4000多公里的邊境線上從東、西、中三個地段發起了全線進攻。
同時，隱蔽待命的戰術導彈部隊也突然向蒙古軍隊的基地開炮。蒙軍猝不及防，100架第一線飛機沒來得及起飛就被炸毀在機場，無數火炮、汽車及其他輜重來不及撤退即被摧毀，交通樞紐和指揮中心遭到破壞，部隊陷入一片混亂。
中國軍隊趁勢以裝甲部隊為前導，很快從幾個主要地段突破了蒙軍防線。中國裝甲部隊突破蒙軍防線后，以每天5060公里的速度向蒙古境腹地突進。
東路集團軍以第38集團軍為主力，在中國邊境的新巴爾虎左旗隱蔽待命。該集團軍接到指揮部命令后直撲蒙古的東部重鎮喬巴山——東部地區是交通樞紐和貿易中心。而后沿著公路向蒙古的溫都而汗隨后向北警戒防止蘇聯的突襲。
西路以第27、65集團軍為主力則負責奪取蒙古的西部地區，然后向西警戒蘇聯在西亞的部隊。
中路集團軍則以第39集團軍為主力，裝甲第3師、第116機步師以及第115裝甲師一字排開，全速向北駛去。林峰坐在裝甲指揮車中心潮澎湃，作為一名軍人能夠在自己的有生之年為自己的國家收復失地、贏得榮耀都是一件值得興奮的事情。在他看來蒙古根本不是中國的對手，中國唯一的對手就是匍匐在北方的北極熊，一旦蘇聯下定決心插手蒙古得事情，那中國想要收復蒙古就十分困難，但是再大的困難也阻擋不了中國崛起的步伐，阻擋不了中國人洗涮自己恥辱的決心。
作為中國主力部隊的第39集團軍，掌握著兩個裝甲師、一個機步師近1200輛坦克，300多輛裝甲車。這是一個龐大的裝甲突擊力量，根據戰前的部署，他們集團軍的任務就是向北，向北，再向北，直插烏蘭巴托，林峰就是跟隨這支部隊行動。
這是中國戰爭史上空前規模的機械化部隊大進軍。在這場大進軍中，中路中國裝甲集團的指揮者——林峰將軍要成功地實踐他的裝甲兵理論：在空中力量的掩護下大規模裝甲集群的突擊作戰。在沒碰到敵人的坦克部隊之前，他率領第3裝甲師、第115裝甲師取得了輝煌的勝利，這兩個裝甲師既是中路集團的主力部隊，又是集團軍的攻擊前鋒。
蒙古全境可分為西部山地、中東部高原和南部戈壁三個地形區，其地貌特征在亞洲內陸國家中頗具代表性。蒙古的軍事力量十分薄弱，全部軍力加在一起不到10萬人，其中最具戰斗力就是蒙古第一裝甲師，這是一支全蘇裝備的部隊，比較有戰斗力。
開戰后，林峰率部迅速突破蒙古邊境防線，9月2日，裝甲第三師首先展開了中國收復蒙古大戰的序幕，它從中蒙邊境線出發，使蒙古人完全受到了中國裝甲力量的強大。到了9月3日，他已經透入了200多公里的距離。9月3日，林峰親率主力第3裝甲師、第115裝甲師攻擊曼達爾戈壁，這是蒙古中部城鎮是中戈壁省的首府。在大戈壁沙漠變遷區，烏蘭巴托以南約300公里（186哩）。當地地理和氣候條件對農業極為不利。
由于蒙古將主力部隊放在烏蘭巴托進行防守，因此林峰的部隊根本沒有就沒有遇到什么像樣的抵抗就進駐了蒙古中部的大城市，但是他知道越向北走面臨的壓力越大，特別是靠近烏蘭巴托的地方，隨時都有可能收到來自敵人的攻擊，況且到目前為止蒙古第一裝甲師還未露面。
林峰心里念念不忘都是蒙古第一裝甲師，這是檢驗蘇聯坦克和我軍坦克的最佳對手，他有些迫不及待的想要和對方較量一番，但是對方一直龜縮在烏蘭巴托，讓他有些無可奈何。
經過短暫的休整之后，林峰再次率領他的部下同時從曼達爾戈壁的左右兩面發動攻擊。中國軍隊士氣高昂，裝甲部隊的沖力是如此的巨大，所以到了9月3日的黃昏時，第116機步師已經透入曼達爾戈壁向北二十五公里的深度，而115裝甲師又再前進了三十公里。
在這一天，東路集團軍攻占了重鎮喬巴山。9月4日，東集團開始向溫度爾汗的北面近；西集團軍則進到蒙古的西部的烏里雅蘇臺，然后才從南面向北進，向西警戒。
9月3日晚中路林峰的裝甲部隊來到距離烏蘭巴托40公里的宗莫德，在這里他終于如愿以償的碰到了蒙古裝甲第一師。至此一場決定蒙古命運的坦克大決戰拉開帷幕。
林峰戰后在其回憶錄中描述道：“到9月3日，我們對敵人已經形成了合圍之勢——當前的敵軍都被包圍在烏蘭巴托以南的高原地區里面。，迫于我軍的強大攻勢，蒙軍將第一裝甲師部署到宗莫德防御正面而來的我軍裝甲部隊。
1984年9月，蒙軍發動新的攻勢企圖以攻代守扭轉不利的局面，我軍的左翼戰線被撕開了一個大口子。蒙軍為擴大戰果，連續向我軍防御薄弱地帶投入強大的裝甲部隊，企圖將我軍分割為東西兩部分，并奪取雙方中心地帶的無名高地。由于無名高地位置極佳正好可以俯瞰整個戰場，一旦在此布置一個火力點正好可以覆蓋整個戰場，對于贏得這場戰斗的勝利至關重要，因而成為兩軍必爭之地。
擁有強大蘇制重型坦克的蒙古裝甲師部隊猛烈攻擊我軍第116機步師的左翼防線部。4日早晨，出現了一場危機。蒙軍的一個裝甲旅在低空飛行的飛機支援下進行了反沖擊。所幸的是，蒙軍倉促發起的反沖擊被我軍輕松擊潰。
敵人的攻擊也并不那么得心應手。他們的坦克行動緩慢又笨拙，而當他們發起攻擊的時候，我們的反坦克炮也已經隨第116師的先頭部隊到達了，他們給了敵人以沉重打擊。這次交戰短促而激烈。蒙軍的反擊真是有勇無謀，沒多久，他們的近五十輛坦克就毀在戰場上了。
約莫中午時分，我召集了所有參謀人員，確定了一個大膽而積極的計劃，改變了我們的不利態勢。第3裝甲師兵主力，奉命由南面直接攻擊無名高地。這時，獲得炮火支援的第115裝甲師由北面迂回敵人的后方，從西面攻擊敵人。坦克群的重炮集中在116機步師，以猛烈的火力支援第3裝甲師。
這次攻擊完全出乎蒙軍的意料，蒙軍第一裝甲師有大量的蘇制裝甲車，但是看來他們對我們的攻擊毫無警覺。盡管蒙軍炮兵支援群向我們猛烈射擊，第3裝甲團還是無所顧忌的攻擊了無名高地。蒙軍第1裝甲師穿過陣地進行了反沖擊，但第4裝甲旅卻不知何故裹足不前。東西兩個高地上的反坦克炮向第4裝甲旅開了火。使它遭受很大損失，折兵半數，只得撤退。
蒙古第1裝甲師師長戈特將軍判定，陣地似乎是守不住的，于是，他在天黑時把他的那些散亂的部隊撤到高地以北的新陣地上。
這時，第115裝甲師在另一翼參加了戰斗，這一行動與第3裝甲師的行動沒有取得協同。115師師長機斷行事，決定令其所屬部隊攻擊蒙軍第1裝甲師的側翼。蒙古軍乘坐裝甲車的偵察兵沒有能預報這一險情。第115裝甲師在平坦的高原上迅速開進，黃昏以后還在繼續前進，擔任前衛的裝甲部隊在先頭行進，十九時左右在西迪拉杰格機場東南約四里的地方，碰上了一大群車輛。
前衛裝甲團立即展開，包抄了這股蒙軍，坦克前燈大開，車長探身車外用手槍射擊。蒙軍完全出乎意料而不知所措，有幾輛坦克想溜走，但立刻被擊中了，熊熊的火焰照耀著整個戰場，如同白晝。
隨后我軍順利包圍了蒙古第一裝甲師，并將其徹底殲滅，至此蒙古軍隊的主力已經完全被消滅，我軍已經牢牢掌握了這場戰爭的主動權。
這場戰斗中，我對自己的表現不是十分滿意，雖然我們消滅了敵人的裝甲力量，但是由于前期的被動使得我們的步兵損失較為嚴重，如果我能考慮的再完美一些，我的部下也許就不會躺在勝利的門口，而是站在勝利的殿堂上。”