La 23edivision est presque immédiatement envoyée à la frontière nord du Mandchoukouo pour remplacer une brigade de cavalerie comme garnison à Hailar (actuelle Mongolie-Intérieure). Elle est ainsi la première division japonaise présente à la bataille de Khalkhin Gol contre l'Union soviétique du au . Elle engage les forces soviétiques avec des détachements de plus en plus grands, d'abord avec un régiment de reconnaissance(en) (qui est rapidement perdu et réformé) puis avec le 64erégiment d'infanterie qui est également défait et forcé de se replier. Une tentative de contre-attaque le échoue, augmentant les pertes, dont celui du chef d'État-major de la division. Le , la 23edivision est subordonnée à la 6e armée alors que le conflit continue de plus belle. Le reste de la division est presque annihilé après avoir été encerclé à la suite d'une attaque soviétique le . Les régiments d'infanterie cessent d'exister comme unités combattantes le et tous leurs commandants sont tués. Durant la bataille, la 23edivision perd 11 958 hommes, soit environ 80% de ses effectifs. En outre, la seule unité de la division a ne pas avoir subi de pertes écrasantes est le régiment de reconnaissance qui a réussi à échapper à l'encerclement soviétique. Par la suite, le général Michitarō Komatsubara est rappelé au Japon en disgrâce.
Guerre du Pacifique
Le reste de la 23edivision retourne au Japon et est assignée à la force frontalière No8 (la future 119edivision(en)) en 1940. Progressivement, la division est reformée comme exemple de division d'infanterie mécanisée. En 1944, revenu à son plein effectif, la 23edivision est assigné en garnison à Taïwan en laissant la plupart de ses véhicules et équipements lourds à la 119edivision.
Cependant, à la vue de la détérioration de la situation japonaise aux Philippines contre les Américains, la 23edivision est réassignée sur l'île de Luçon sous le contrôle de la 14e armée régionale. Elle subit de lourdes pertes quand son convoi de transport (le convoi Hi-81(en)) est attaqué à la mi-. Elle arrive juste à temps pour engager le combat contre les Américains lors de l'invasion du golfe de Lingayen. Durant cette bataille, et les combats suivants contre les forces américaines et philippines, comme lors de la bataille de Luçon en , la 23edivision perd 24 508 hommes au combat sur un total de 29 636. À un moment, la division ne reçoit plus de rations d'alimentation ce qui provoque une famine générale chez les soldats. La 23edivision cesse d'exister après la bataille de Luçon et les survivants se replient sur Bokod au moment de la capitulation du Japon du [1].
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Empire du Japon
Armée impériale japonaise
