共11個合成集團軍、1 個坦克集團軍、l 個騎兵機械化叢集、3 個空軍集團軍、3 個防空集團軍、太平洋艦隊和黑龍江區艦隊也參加了戰役。並組成遠東蘇軍總部，以華西列夫斯基元帥為總司令。具體部署由馬利諾夫斯基元帥為司令員的後貝加爾方面軍，從西部向瀋陽、長春方向突擊，同時在張家口、承德和海拉爾、齊齊哈爾兩個方向實行輔助攻擊；以麥列茨科夫元帥為司令員的遠東第一方面軍，從東部興凱湖東南地區向綏芬河。牡丹江方向突擊，爾後向吉林、哈爾濱推進；以普爾卡耶夫大將為司令員的遠東第二方面軍，從北面沿松花江向哈爾濱方向突擊。其戰略目標是迅速奪取瀋陽、長春、哈爾濱、吉林，切斷關東軍與中國派遣軍的聯絡，以及中國東北與朝鮮的聯絡，殲滅關東軍主力，佔領中國東北全境。
8 月9 日凌晨，漫長的東北中蘇邊境線上，仍像往日一樣寂靜。
9 日零時，蘇軍各部隊先後發起攻擊。地面上，蘇軍的坦克叢集向關東軍陣地猛撲而來，天空中，蘇軍的遠端轟炸機轟鳴而過。日本士兵在這強大的進攻面前已經暈頭轉向。
1 時30分，蘇軍的轟炸機群已遠端攻擊至偽“滿洲國首都”和關東軍司令部所在地長春上空。爆炸聲、防空警報聲。人群的哭喊聲交織在一起，長春一片混亂。
此時，關東軍總部不斷收到來自各方向的告急電報。留守關東軍總部的總參謀長秦彥三郎中將即下令總部遷往長春郊區的南嶺地下指揮所。這個地下指揮所是日軍1942年修建的。由於從未使用過，故積水嚴重無法使用，秦彥三郎只得命令部屬再返回長春總部。
這一天13時，關東軍總司令山田乙三大將從大連乘飛機回到長春，他是來收拾最後局面的。山田乙三在總部僅停留片刻，就趕往偽滿皇宮，對博儀說，關東軍總部準備遷往中朝邊界的通化，並勸博儀遷往臨江。
10日，日軍大本營發出大陸令第1378號檔案，令關東軍擊破蘇軍進攻，並下達大陸指第2539號指示，正式允許關東軍總部實施轉移。在倉促的準備下，關東軍總部於12月開始向通化逃亡。由於全軍指揮中斷，關東軍處於極度混亂之中。
蘇軍參加遠東戰役的部隊，比較昔日的裝備又高了一個水平。這些部隊許多是在攻克柏林後從西線調來的精銳紅軍部隊，他們擅長大兵團協同作戰，運用多路機動迂迴戰術，步。炮、坦、空密切配合，充分顯示了現代化武器裝備的強大威力。其炮火之猛，坦克叢集衝鋒之快，都是關東軍從未見過的。
蘇軍的攻勢如排山倒海，銳不可擋。至8 月14日，蘇軍僅用6 天時間，就在不同的方向上推進了50至500 公里左右，完成了對瀋陽、長春、吉林、哈爾濱、齊齊哈爾等地日軍的分割包圍。其西線右翼方面的攻擊部隊，於14、15日佔領了多倫和張北。
8 月15日，日本裕仁天皇宣佈投降。當日，在關東軍總部最後一次會議上，還有人叫喊要把戰爭打下去。秦彥三郎流著淚說：“我們作為軍人，除了服從天皇的命令以外，不能設想還有什麼盡忠之道。不遵奉詔書的永遠是亂臣賊子。主張抵抗到底的人最好先把我們的頭顱砍掉，然後再去！”此外，總司令山田也同意投降，於是沒有人再反對了。16日，關東軍接到大本營第1382號電令，即向其所部下達了停戰命令，但關東軍並未停止抵抗。蘇軍於16、17日相繼佔領扎蘭屯、挑南、通遼、赤峰等地。17日，關東軍總司令向蘇軍遠東軍總司令提出停戰建議，18日下令各部向蘇軍接洽投降。
蘇軍華西列夫斯基於18日命令各方面軍派出快速支隊，先後在13個重要城市（其中包括朝鮮的4 個城市）實施空降，以進行受降。19日，進佔齊齊哈爾；20日，進佔瀋陽、哈爾濱、吉林；對日，進佔長春；24日，進佔大連。直至8 月下旬，關東軍主力陸續被解除武裝。是月底，少數地區進行頑抗的日軍被殲滅。
在向中國東北的關東軍展開全線進攻的同時，蘇軍還向朝鮮北部、南庫頁島和千島群島的日軍發起了進攻，先後實施了南庫頁島進攻戰役和千島群島登陸戰役。至8 月底9 月初，上述地區的日軍陸續投降。
蘇軍在遠東戰役中，共殲滅在中國境內的日本關東軍、偽滿軍、偽蒙軍全部，在朝鮮等地的第十七方面軍和第五方面軍的一半，以及松花江江上軍，共10個軍、l 個集團軍級叢集和1 個區艦隊。共擊斃日軍83737 人，俘日軍pl76人（內含將級軍官148 人）。
被蘇