4-й Украинский фронт объединял в своем составе 38, 1-ю гвардейскую и 18-ю армии, чехословацкий 1-й армейский корпус, 8-ю воздушную армию. Группировка 2-го Украинского фронта, развернутая на его правом крыле, включала 40, 27-ю и 53-ю армии, 1-ю конно-механизированную группу, румынские 4-ю и 1-ю армии, авиацию 5-й воздушной армии. Всего к операции привлекались 651,7 тыс. человек, 9910 орудий и минометов, 453 танка и самоходных артиллерийских установки, 1283 боевых самолета.
Им противостояли часть сил немецких 17-й и 1-й танковой армий, венгерская 1-я армия группы армий «А» (с 26 января – «Центр»), а также немецкая 8-я армия группы армий «Юг». В них насчитывалось более 550 тыс. человек, 5 тыс. орудий и минометов, 330 танков и штурмовых орудий. Поддержку наземных войск с воздуха осуществляли соединения 4-го воздушного флота, насчитывавшие 680 боевых самолетов.
При подготовке обороны командование врага, в полной мере используя труднодоступную горную местность, подготовило несколько эшелонированных на 300-350 км полос и рубежей. Главная полоса включала две позиции, на каждой из которых имелось по две-три линии траншей с ходами сообщений. Подступы к переднему краю прикрывалась проволочными и минными заграждениями, ружейно-пулеметным и артиллерийским огнем. На всех господствующих высотах были оборудованы опорные пункты. Наиболее сильными узлами сопротивления являлись города Кошице, Спишска-Нова-Вес, Левоча и другие. Вокруг них противник отрыл траншеи, установил противопехотные и противотанковые препятствия, возвел укрытия для личного состава. Его артиллерия и минометы располагались за скатами высот, что затрудняло их разведку и подавление.
В соответствии с решением командующего войсками 4-го Украинского фронта генерала армии И.Е. Петрова главный удар в направлении Горлице, Новы-Сонч, Величка, Краков, в обход Карпат с севера, наносила 38-я армия генерал-полковника К.С. Москаленко. Другие удары планировались: на люботинском направлении – силами 1-й гвардейской армии генерал-полковника А.А. Гречко с чехословацким 1-м армейским корпусом; на попрадском направлении – силами 18-й армии генерал-майора (с 20 января 1945 г. – генерал-лейтенанта) А.И. Гастиловича. Подвижную группу фронта (две танковые бригады, четыре стрелковых батальона, два артиллерийских полка) предусматривалось использовать для развития успеха в полосе 38-й армии.
Исходя из условий местности, командующий войсками 2-го Украинского фронта Маршал Советского Союза Р.Я. Малиновский решил продолжить наступление на правом крыле, как и прежде, по отдельным направлениям: 40-й армией генерал-лейтенанта Ф.Ф. Жмаченко совместно с румынской 4-армией – на Брезно; 27-й армией генерал-полковника С.Г. Трофименко с румынским 4-м армейским корпусом – на Банска-Бистрицу; 53-й армией генерал-лейтенанта И.М. Манагарова – на Зволен; 1-й конно-механизированной группой генерал-лейтенанта И.А. Плиева – на Банска-Штьявницу.
12 января соединения 40-й 27-й армий при поддержке румынских войск атаковали позиции противника, прорвали его оборону в полосе шириной 40 км, овладели рядом опорных пунктов в южных предгорьях словацких Рудных гор и продвинулись до 18 км. Но 53-я армия и 1-я конно-механизированная группа так и не смогли сломить сопротивление врага и фактически остались на исходных рубежах. Нарастить силу их удара из-за отсутствия резервов было нечем.
После проведения перегруппировки 40-я и 53-я армии, румынские соединения и части возобновили наступление, оттеснили немецкие войска, преодолели главный хребет словацких Рудных гор и к началу февраля вышли на рубеж западнее г. Брезно и далее на юг по долине р. Грон. После этого они пытались осуществить продвижение в глубь территории Чехословакии. Однако их максимальное вклинение в глубину обороны противника составило на отдельных направлениях от 14 до 20 км. По решению Ставки Верховного Главнокомандования армии правого крыла 2-го Украинского фронта 18 февраля вынуждены были перейти к обороне.
В полосе 4-го Украинского фронта первой начала боевые действия 12 января 18-я армия. На следующий день ее командующий нарастил силу удара вводом в сражение 138-й стрелковой дивизии. Чтобы остановить продвижение советских войск командование врага начало переброску на угрожаемое направление лыжноегерской и пехотной дивизий. Их части, не завершив сосредоточения, начали проводить многочисленные контратаки при поддержке танков, штурмовых орудий и артиллерии.
Используя ослабление немецких войск на ряде участков, 15 января нанесла удар 38-я армия. К вечеру ее соединения прорвали оборону противника в полосе шириной 16 км на глубину до 13 км. Еще через три дня в наступление перешли 1-я гвардейская армия и входивший в ее состав чехословацкий 1-й армейский корпус. 19 января их дивизии, уничтожив врага в многочисленных опорных пунктах, освободили важный узел коммуникаций г. Прешов и второй по величине промышленный, административный и культурный центр Восточной Словакии г. Кошице.
После утраты Кошице командование группы армий «Центр» вынуждено было принять решение на отвод своих войск на заранее подготовленные рубежи в глубине обороны. Их преследование осуществлялось в исключительно тяжелых условиях. Все проходы в горных перевалах и узкие долины противник перекрыл противопехотными препятствиям и минированными завалами, создав на подступах к ним систему многоярусного пулеметного и артиллерийского огня. Преодолевая упорное сопротивление его арьергардов, соединения 18-й армии и чехословацкого 1-го армейского корпуса 28 января овладели крупным административно-промышленным центром Чехословакии – г. Попрад. Чтобы остановить дальнейшее продвижение советских и чехословацких войск, немецкое командование усилило группировку, противостоявшую 18-й армии, тремя дивизиями. Но и они не смогли внести перелом в ход боевых действий.
И.Е. Петров Начиная с 16 января резко изменилась обстановка и в полосе наступления 38-й армии. Это обусловливалось успешным наступлением 59-й и 60-й армий соседнего 1-го Украинского фронта на краковском направлении. В результате на смежных крыльях двух фронтов – 1-го и 4-го Украинских – были созданы благоприятные условия для окружения 17-й армии врага. Стремясь избежать его, она начала отход на запад. С целью упреждения противника в занятии заранее подготовленных оборонительных рубежей генерал армии И.Е. Петров ввел в сражение подвижную группу. К исходу 19 января она продвинулась на 80 км и достигла рубежа р. Дунаец. Развивая успех, ударные группировки 4-го Украинского фронта к концу месяца вышли к главному хребту Западных Карпат.
В течение февраля основные события развернулись на моравска-остравском направлении. 12 февраля соединения 1-й гвардейской и 38-й армий овладели мощным узлом сопротивления немецких войск на подступах к Моравска-Остравскому промышленному району – г. Бельско-Бяла. Это вынудило командование врага усилить действовавшую здесь группировку армейским корпусом, корпусом СС и двумя танковыми дивизиями. В результате ему удалось значительно нарастить плотности сил и средств в обороне. Понесшие к тому времени большие потери советские войска, испытывавшие к тому же перебои в снабжении боеприпасами и горючим, исчерпали свои наступательные возможности. Продолжение операции в такой обстановке становилось бесперспективным. 18 февраля она завершилась.
В результате Западно-Карпатской операции были освобождены большая часть Словакии и южные области Польши, нанесен большой урон 17 дивизиям и бригадам противника. Он потерял около 2300 орудий и минометов, 320 танков и штурмовых орудий, много другой военной техники. Особенностями боевых действий 4-го и 2-го Украинских фронтов являлось то, что их армии вели наступление по двум-трем самостоятельным операционным направлениям. При овладении опорными пунктами и узлами сопротивления врага их соединения и части широко использовали обходы и охваты. С учетом сложных природно-климатических условий и связанных с этим трудностей в применении артиллерии и танков, основным средством поддержки наземных войск являлась авиация. За период с 12 января по 18 февраля 1945 г. 8-я воздушная армия генерал-лейтенанта авиации В.Н. Жданова и 5-я воздушная армия генерал-полковника авиации С.К. Горюнова совершили 10 400 самолето-вылетов. Успешно взаимодействовали с наступавшими армиями партизаны. Они уничтожали штабы, разрушали мосты, дороги, линии связи и железнодорожные пути, дезорганизовывали тыл противника.