Преодолев долговременную оборону противника и продвинувшись на 100 км, 14 августа войска 1-го Дальневосточного фронта завязали бои за город Муданьцзян — крупный промышленный центр, узел дорог и опорный пункт, прикрывавший подступы к Центральной Маньчжурии. Здесь оборонялись пять японских дивизий, усиленных тяжелой артиллерией и сотнями ДОТов, каждый из которых приходилось брать приступом.

При поддержке штурмовой авиации, наносившей эффективные удары по узлам обороны противника и его резервам, наступающие советские войска сломили упорное сопротивление в районе станции Машаньчжань, форсировали реку Муданьцзян и ворвались в город. Ожесточенные бои, доходящие до рукопашных, продолжались три дня. Японцы неоднократно переходили в контратаки. Сотни смертников охотились за советскими офицерами и генералами, уничтожали танки и автомобили. Особенно тяжелая обстановка сложилась в полосе наступлении 26-го стрелкового корпуса, передовые части которого даже вынуждены были под натиском противника отойти на 8–10 км.

И все-таки 16 августа, полуокруженный и атакованный с востока и северо-запада, Муданьцзян пал. Здесь были разгромлены основные силы 5-й японской армии. Ее командующий впоследствии вспоминал: «Мы не ожидали, что русская армия пройдет через тайгу, и наступление русских внушительных сил со стороны труднодоступных районов оказалось для нас совершенно неожиданным. Потери 5-й армии составили более 40 тысяч, то есть около 2/3 ее состава. Оказывать дальнейшее сопротивление армия не могла. Как бы мы ни укрепляли Муданьцзян, отстоять его не представлялось возможным».

Сломив сопротивление, войска 1-го Дальневосточного фронта двинулись на Харбин и Гирин.

19 августа из Харбина в штаб 1-го ДВФ был доставлен начальник штаба Квантунской армии генерал Хата, которому был предъявлен ультиматум для передачи командующему Квантунской армией генералу Ямада. В ультиматуме советское командование требовало «немедленно прекратить боевые действия частей Квантунской армии повсюду, а там, где окажется невозможным быстро довести до сведения войск приказ о немедленном прекращении боевых действий, прекратить боевые действия не позднее 12.00 20 августа 1945 г.»

В тот же день японские войска начали массово сдаваться в плен.

Согласно плану наступления фронт наносил главный удар из района Ленинское на сунгарийском направлении. 15-я армия должна была во взаимодействии с двумя бригадами речных кораблей Амурской флотилии и при поддержке авиации 10-й воздушной армии форсировать Амур по обе стороны устья реки Сунгари, овладеть городом Тунцзян и развивать наступление на Цзямусы и Харбин.

Наступление началось в ночь на 9 августа. Лето 1945 г. выдалось дождливым, вода в реках поднялась, вышла из берегов и затопила окрестности. Это сильно осложняло наступление советских войск. Места, намеченные для сосредоточения войск, оказались под водой, дороги размыты. Заболоченные берега Амура крайне затрудняли подход к реке и выбор участков для переправ.

Чтобы обеспечить форсирование Амура, командование фронта усилило 15-ю армию понтонными парками, плавающими автомобилями и баржами Амурского речного пароходства. Но главную роль сыграли корабли Краснознаменной Амурской флотилии. Они переправили большую часть войск и боевой техники, а также подавляли артиллерийским и пулеметным огнем огневые точки противника, располагавшиеся на берегу и мешавшие форсированию реки. Преодолевая сопротивление японцев, передовые отряды 9 августа заняли несколько островов на Амуре, плацдарм севернее города Тунцзян и овладели городом Фуюань, разгромив там японский гарнизон.

В ночь на 10 августа началась переправа основных сил. Не дожидаясь полного сосредоточения, переправившиеся подразделения 361-й стрелковой дивизии перешли в наступление и овладели городом Тунцзян.

Упорные бои развернулись за Фугдинский укрепрайон. На южной окраине Фугдина находился военный городок, окруженный противотанковым рвом и валом с пулеметными ДОТами и ДЗОТами. В самом городке, который обороняли три батальона, была целая система артиллерийских и пулеметных ДОТов, замаскированных под жилые дома и соединенных между собой траншеями и ходами сообщения, а также 20-метровых металлических вышек с бетонными колпаками. Советским войсками при поддержке танков и корабельной артиллерии пришлось штурмовать Фугдин два дня. Уличные бои отличались редкостным ожесточением — вплоть до рукопашных схваток.

После ликвидации Фугдинского укрепрайона, корабли высадили десант в Цзямусы, откуда войска двинулись по обоим берегам Сунгари на Харбин. Однако, вопреки официальной версии, первыми в Харбин вошли моряки Краснознаменной Амурской флотилии.

Одновременно с участием в Маньчжурской наступательной операции, войска 2-го Дальневосточного фронта совместно с Тихоокеанским флотом провели еще одну — Сахалинскую. Освобождали Южный Сахалин войска 56-го стрелкового корпуса. На прорыв главной линии японской обороны — Харамитогского укрепрайона — им потребовалось 7 суток. Тем временем в тылу японской группировки были высажены десанты — в портах Торо, Эсуторо, Маока (здесь противник оказал упорное сопротивление), Хонто и на военно-морской базе Отомари. Последние японские части на Южном Сахалине капитулировали лишь 25 августа.

В авангарде Забайкальского фронта наступала 6-я Гвардейская танковая армия, наносившая главный удар в направлении на Чанчунь. За первые пять суток танкисты прошли 450 км, с ходу преодолели хребет Большой Хинган и вырвались на оперативный простор Центральной Маньчжурской равнины. Таким образом, первая задача — закрепить за собой хинганские — перевалы, не допустив подхода резервов противника, — была выполнена. Однако дальнейшее наступление на Чанчунь и Мукден замедлилось — начались проблемы с горючим, так как танкисты далеко оторвались от тылов, и пришлось использовать для снабжения армии транспортную авиацию. Кроме того, ливневые дожди размыли дороги, танки и автомобили застревали в грязи, люди по нескольку суток не получали хлеба и горячей пищи. Но советские войска не останавливались. От города Тунляо на юго-восток танковые части продвигались по железнодорожному полотну, так как дожди и разлив рек превратили низменности вокруг в сплошное болото. На протяжении 120 км танки шли со скоростью 4–5 км/ч, а автомобили — 5–6 км/ч.

Еще труднее развивалось наступление на левом фланге фронта, где действовала 36-я армия. Ей предстояло прорывать самый мощный из японских УРов — Хайларский. Этот укрепрайон, который японцы обустраивали 10 лет, насчитывал более 200 долговременных огневых точек — ДОТов, ДЗОТов, бронеколпаков, — на подавление которых нашим войскам потребовалось шесть дней, а остатки хайларской группировки противника капитулировали лишь 18 августа. Но даже после этого смертники-одиночки не прекратили сопротивления — по рассказам очевидцев: «враг при отходе оставляет снайперов-смертников и диверсионные группы, которые обстреливают проходящие машины, пытаются взорвать мосты, склады и промышленные предприятия… На кладбище в районе командного пункта дивизии обнаружен японский снайпер. Он был замурован в надмогильный памятник и имел запас продовольствия и воды на десять суток. В нише другого памятника найден прикованный цепями пулеметчик».

После ликвидации другого укрепрайона — Халун-Аршанского — отходившие оттуда японские части несколько раз пытались контратаковать наши войска в районе городов Солунь и Ваньемяо. Последние очаги сопротивления здесь были ликвидированы лишь к 30 августа.

С юга действия главных сил обеспечивала конно-механизированная группа генерал-полковника Плиева, в состав которой, кроме советских частей, входили также и союзные войска монгольской Народно-Революционной армии. В первые дни наступления КМГ попросту рассеяла небольшие конные отряды князя Дэвана — главы прояпонского монгольского правительства. Попытка противника контратаковать закончилась для него плачевно — сначала по дикой монгольской коннице, не имевшей ни бронетехники, ни артиллерийской и воздушной поддержки, был нанесен штурмовой удар советской авиации, а затем в атаку пошли «тридцатьчетверки». Как вспоминал сам Плиев: «Рев моторов навел ужас на людей и лошадей. Обезумевшие животные, шарахаясь друг на друга, сбрасывали седоков и табуном мчались по степи, унося на себе чудом удержавшихся в седле всадников. После этой безумной скачки поле покрылось трупами».