苏联对日宣战后，以三个方面军从东、西、北三个方向同时进攻，东西对进，以西为主，北面为辅，切断东北日军与华北、朝鲜的联系，分割围歼关东军主力于中满地区。
    战役发起后，在西线，苏联红军基本上未遇到日军抵抗；在北线，苏军打通了去佳木斯的道路，在太平洋舰队的协同下，苏军切断了日军通往海上的通路；在东线，苏联红军遭到日军抵抗，在牡丹江市区，苏军同日军展开巷战，主要力量被迫从牡丹江市南面迂回，直插吉林。
    苏军的快速推进，使日军陷于一片混乱之中。苏军利用这一有利时机，从8月16日至27日先后在我国的东北和朝鲜的北部等一些重要城市实施了20多次机降。长春是日本关东军司令部所在地。8月19日拂晓，由后贝加尔方面军军事委员会特命全权代表阿尔乔缅科上校率领的12人先遣小组在5架战斗机护送下降落长春，接受日军投降。当时，长春机场上约有300架日军飞机。先遣组着陆后，迅速控制了起飞跑道，战斗机在机场着陆后，也占领有利位置。随后载有300名空降兵的运输机群降落。
    阿尔乔缅科在会议室会见日本关东军山田司令，向他提交了立即无条件投降的通牒。山田虽然十分惊恐，但起初仍默不作声。当他看到运载空降兵的运输机群出现在城市上空时，才取下佩刀，承认被俘，接受投降。沈阳当时称为奉天，是伪满洲国首都。8月19日13时，苏军在沈阳机场机降了225人。此时，已宣布退位的伪满洲国皇帝溥仪及其随行人员正在候机室，准备乘飞机逃往日本，当即被苏军扣押。
    苏联参加对日作战而发起的远东战役，加速了日本投降的进程，缩短了盟国对日作战时间，在历史上具有重大意义。