日本大使沒能及時將消息傳回國內，關東軍此時正處于懵圈狀態(tài) 。蘇軍的遠東第一方面軍，從蘇聯的濱海地區(qū)，向哈爾濱，吉林方向發(fā)動進攻 。從虎頭到綏芬河的行軍異常艱巨，凡關東軍不設防地區(qū)，都是原始森林和沼澤地帶 。遠東第一方面軍長途跋涉過泥濘的道路，強渡穆棱河，進入關東軍駐壘地域 。關東軍一直以為蘇軍主力遠在歐洲，根本想不到蘇軍會來得這么快 。
關東軍的防御部署還沒有調整就緒，只好在駐壘地區(qū)倉促抵抗 。戰(zhàn)役的主動權一開始就掌握在蘇軍手里，日本士兵在被動的情況下，只能以武士道的精神進行戰(zhàn)斗，使蘇軍遭受了意想不到的傷亡 。蘇軍在地面火力上有壓倒性優(yōu)勢，它的炮兵組成強大的集中突擊兵團，日軍第一次嘗到了喀秋莎犁地式的洗禮 。關東軍的航空兵在戰(zhàn)役爆發(fā)之日，就匆匆撤到日本本土和朝鮮半島 。
蘇軍掌握了制空權，其地面部隊在沒有日空軍的威脅，到8月14日便突破關東軍駐壘防地，向其腹地推進150公里，來到林口到牡丹江日軍設防地區(qū) 。蘇軍繼續(xù)推進，以包圍關東軍防御體系的支撐點牡丹江市 。遠東第二方面軍的任務則是向哈爾濱，保興方向實施進攻，協助后貝加爾方面軍和遠東第一方面軍，分割圍殲關東軍 。這個方面軍的前面有黑龍江和烏蘇里江，江對岸是掩護通往腹地道路的駐壘地域 。
8月9日凌晨，遠東第二方面軍強渡黑龍江，但關東軍主力已經撤往腹地，沿江只有少量以駐壘為依托的守備部隊 。關東軍守備部隊無心戀戰(zhàn)，他們撤退時炸毀了黑龍江為數不多的橋梁 。遠東第二方面軍的強渡本來還算順利，但天公不作美，傾盆大雨之后，泥濘的黑土地遲滯了其推進的速度 。但蘇軍還是克服困難，于當日占領了饒河，并于8月14日消滅附近的抵抗樞紐，隨即向佳木斯發(fā)動進攻 。
蘇軍以每天平均50公里的速度向前推進 。蘇軍的阿穆爾河（蘇聯對黑龍江的稱呼）區(qū)艦隊用船只運載步兵和武器裝備的同時，與陸軍部隊保持著聯系，隨時為地面戰(zhàn)斗提供火力支援 。后貝加爾方面軍任務是從外蒙古東部向沈陽，長春方向實施突擊 。而要打到沈陽和長春，先要穿越大興安嶺，內蒙古草原和荒無人煙的大戈壁 。在進軍的路上，最大的險阻是幾乎無法攀登的大興安嶺，而只要克服了這座大山的屏障，前面即是一馬平川的平原，關東軍將無法阻擋這天降神兵 。
在進攻發(fā)起的第三天，蘇軍終于翻過大興安嶺，關東軍猛烈抵抗，在山谷里進行了山地戰(zhàn)斗 。蘇軍當中有不少哥薩克騎兵，在歐洲戰(zhàn)場上，哥薩克騎兵曾經突襲德軍后方 ?，F在，它被賦予特殊使命，與蒙古元帥喬巴山一起指揮蘇蒙混合機械化軍群，利用騎兵和機械化部隊快速靈活的特點，從荒無人煙的戈壁突入東北腹地 。（喬巴山）當時日本主政的鈴木貫太郎內閣主張與盟軍和談，而此時他已經壓制日本激進的軍國主義勢力 。
蘇軍在戈壁行軍途中，日本天皇宣布無條件投降 。盡管鈴木貫太郎是出于避免日本民族陷入一億玉碎的后果，但其努力在客觀上幫助蘇軍擊潰關東軍的心理防線，關東軍的厭戰(zhàn)情緒與日俱增 。然而蘇軍卻沒有因為天皇的投降詔書而停止進軍，他們認為在日本沒有下達日軍停止武裝抵抗的命令之前，蘇軍將繼續(xù)進攻 。蘇軍的進攻速度超乎預定目標，各方面均越來越靠攏，到蘇軍進攻的第7天，關東軍已經被分割包圍 。
關東軍萬萬沒想到，蘇軍的坦克能夠在復雜的地形前進幾百公里，直逼其老巢 。（鈴木貫太郎內閣）關東軍想收縮外圍兵力，在東北腹地形成聚合力量，頑強抵抗 。但由于蘇軍推進速度太快，關東軍的部隊即使收縮回來防御，但是一直沒有組織起立體的防御體系 。關東軍不甘失敗，還組織了敢死隊出動 。他們是陸地上的神風特攻隊，每個人身上系滿炸藥和反坦克手雷，突入蘇軍進攻行列中，只求同歸于盡 。
