Перед наступлением командование 1-го Дальневосточного фронта получило приказ нанести главный удар силами двух общевойсковых армий, одного механизированного корпуса, одной кавалерийской дивизии из района Гродеково в общем направлении на Мулин — Муданьцзян, чтобы к двадцать третьему дню операции достигнуть рубежа Боли — Нингута — Дунцзинчэн — станция Саньчакоу. В дальнейшем войскам предстояло выйти на линию Харбин — Чанчунь — Ранан. С целью обеспечения их действий на этом направлении планировались два вспомогательных удара: один на севере, другой на юге.
В час ночи 9 августа началось наступление войск 1-го Дальневосточного фронта. Внезапности нападения способствовал проливной грозовой дождь. Противник был застигнут врасплох. Хотя японские гарнизоны и получили приказ о готовности к отражению возможного наступления, предпринять что-либо они не успели. Передовые батальоны, с которыми в качестве проводников шли группы пограничников, точно выходили к намеченным объектам и уничтожали долговременные сооружения противника. О роли пограничников свидетельствует тот факт, что за два дня, 9 и 10 августа, в Приморском пограничном округе только без вести пропали 14 человек. Замечу, что потери пограничников в общие сводки не включены и полностью до сих пор не посчитаны.
За передовыми частями перешли в наступление главные силы фронта. В полосе 35-й армии войска форсировали реки Уссури и Сунгари и в тот же день прошли 10 км. Боевые действия войск 1-го Дальневосточного фронта затруднялись тем, что они велись в тайге и при полном бездорожье. Для движения артиллерии, танков и автомобилей прокладывались колонные пути, для устройства которых создавались отряды, куда входили несколько танков, подразделения автоматчиков и саперов. Танки валили деревья, а автоматчики и саперы растаскивали их и расчищали путь шириной до 5 м, затем дороги совершенствовались специальными частями.
Для ликвидации групп противника, окруженных в отдельных узлах сопротивления и опорных пунктах, оставлялись подразделения с артиллерией и авиацией. Японские гарнизоны этих пунктов оказывали ожесточенное сопротивление вплоть до 26 августа.
Главные силы фронта в трудных условиях горно-лесистой местности за двое суток на отдельных направления продвинулись на 75 км и овладели центрами укрепрайонов Хутоу, Пограничная, Дуннин и другими населенными пунктами. Активную помощь наземным войскам оказывала фронтовая авиация. Она наносила массированные удары по городам Хутоу, Чанчунь и Муданьцзян. Истребительная авиация надежно прикрывала свои войска с воздуха. Японские же самолеты лишь изредка, в основном по одному, реже небольшими группами, осмеливались пересекать линию фронта.
Чтобы прикрыть подступы к Центральной Маньчжурии, японское командование сосредоточило основное внимание на удержании рубежа по рекам Мулинхэ и Муданьцзян, и особенно города Муданьцзян. Здесь оборонялись войска 5-й японской армии в составе 5 пехотных дивизий, усиленных артиллерией. Подступы к Муданьцзяну прикрывались многочисленными долговременными железобетонными сооружениями, насыщенными пулеметами и артиллерией.
На муданьцзянском направлении наступали войска ударной группировки фронта — 1-я Краснознаменная и 5-я армии. С воздуха их поддерживали соединения бомбардировочной и штурмовой авиации, которые наносили эффективные удары по узлам сопротивления противника, отступающим войскам и подходящим резервам. 59-й стрелковый корпус 1-й армии с 75-й танковой бригадой сломил упорное сопротивление японцев в районе станции Машаньчжань и овладел крупным узлом дорог — городом Линькоу, в результате чего Муданьцзян был отрезан с севера.
26-й стрелковый корпус с 257-й танковой бригадой, уничтожая отдельные группы японцев, передовым отрядом форсировал реку Муданьцзян и ворвался с севера в город Муданьцзян. Здесь начались ожесточенные бои, доходящие до рукопашных схваток. Одновременно войска 5-й армии прорвали сильно укрепленную оборонительную полосу противника, овладели городом Мулин и развили наступление на Муданьцзян с востока.
Понимая важное оперативно-стратегическое значение Муданьцзяна, японцы принимали все меры к тому, чтобы удержать город в своих руках и этим воспрепятствовать продвижению советских войск в Центральную Маньчжурию. Японское командование перегруппировало свои войска с целью усиления муданьцзянской группировки. В результате этого только в полосе 5-й армии действовало 10 артиллерийских и 11 минометных батарей. На подступах к городу японцы заблаговременно подготовили оборону. Бои за Муданьцзян приняли напряженный характер.
14 августа бои за Муданьцзян развернулись с новой силой. Ломая сопротивление противника, советские бойцы продвигались к городу. Наиболее тяжелая обстановка сложилась в частях 26-го стрелкового корпуса, который вел бои в самом городе. Японцы неоднократно переходили в контратаки. Сотни смертников охотились за советскими офицерами и генералами, уничтожали танки и автомобили. Под натиском превосходящих сил противника передовые части корпуса были вынуждены покинуть город и отойти на 8—10 км на северо-восток.
Войска левого крыла фронта (25-я армия) успешно развивали наступление на Ванцин, а частью сил 12 августа овладели северокорейским портом Расин.
За 6 дней непрерывных боев части и соединения 1-го Дальневосточного фронта прорвали долговременную оборону японцев, продвинулись в глубь Маньчжурии на 100 км и завязали бои за Муданьцзян. Одновременно были созданы благоприятные условия для наступления на юг, в Корею, и для изоляции японских сил в Маньчжурии от войск в Корее.
17 августа части 35-й армии овладели городом Боли, где взяли в плен до двух тысяч японских солдат и офицеров.
Успешно развивалось наступление и на главном направлении. Группировка противника в Муданьцзяне оказалась полуокруженной. 1-я армия подошла к городу с севера, а части 5-й армии — с востока. Советские войска начали новую подготовку к штурму города. Командование 26-го стрелкового корпуса решило нанести удар по противнику с двух направлений. 22-я стрелковая дивизия, форсировав реку Муданьцзян в 10–12 км севернее города, должна была овладеть северо-западной его частью; 300-я стрелковая дивизия с 257-й танковой бригадой — восточной и юго-восточной частями.
В 12 часов 15 августа из района севернее Муданьцзяна перешла в наступление 300-я стрелковая дивизия и в результате ожесточенного боя улучшила свои позиции. В 19 часов 22-я стрелковая дивизия на подручных средствах приступила к форсированию реки. К утру 16 августа войска сосредоточились на левом берегу и были готовы нанести удар по городу с севера. В 7 часов утра 16 августа корпус возобновил наступление. Пехота противника, опираясь на поддержку артиллерии и укрепления полевого типа, оказала упорное сопротивление. Однако, благодаря абсолютному превосходству в силах, советские войска прорвали японскую оборону.
300-я стрелковая дивизия с 257-й и 77-й танковыми бригадами (последняя подошла сюда в ходе боя 15 августа) овладели станцией Эхо, расположенной в 5 км восточнее Муданьцзяна, вышли к реке и приступили к ее форсированию.
Тем временем 22-я стрелковая дивизия, сломив сопротивление противника, ворвалась в город с северо-запада. Боясь окружения, японцы стали отходить. Этим воспользовались части 300-й дивизии, которые на плотах и рыбачьих лодках переправились через реку Муданьцзян и ворвались в город с востока.
В результате действий 26-го стрелкового корпуса был взят город Муданьцзян — крупный промышленный центр, узел дорог и опорный пункт, прикрывавший выход в центральные районы Северо-восточного Китая. Здесь были разгромлены основные силы 5-й японской армии. Позже об этом рассказал ее бывший командующий генерал-лейтенант Симидзу Норицунэ: «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».
Утром 16 августа перешли в наступления и войска советской 5-й армии. Они прорвали долговременную оборону восточнее Муданьцзяна, подошли к окраинам города и здесь были остановлены, так как в городе уже успешно действовали войска 1-й армии. 5-я армия получила приказ развить наступление на Гирин, а 1-я армия — на Харбин.
Войска 25-й армии, 16 августа освободив город Винцин, а 17 августа — город Тумынь, развивали наступление на северные районы Кореи. Одновременно часть сил наступала вдоль восточного побережья Северной Кореи на город Сейсин.
14 августа в Сейсине был высажен советский морской десант. 16 августа в город вступили подразделения 393-й стрелковой дивизии, входящей в состав 25-й армии.
18 августа передовой отряд 1-й армии из района Муданьцзяна двинулся на Харбин. 25-я армия и 10-й механизированный корпус развивали наступление на Гирин.
Стремясь ускорить капитуляцию Квантунской армии, советское командование решило высадить в наиболее крупных городах Северо-восточного Китая воздушные десанты. Как и в Харбине, эти десанты производились посадочным способом, а десантники представляли собой конвой высокопоставленных парламентеров.
19 августа в 12 часов дня на военном аэродроме Чанчуня сел самолет Си-47, эскортируемый девятью истребителями Як-9. На борту самолета находился уполномоченный командующего Забайкальским фронтом полковник И.Т. Артеменко в сопровождении пяти офицеров и шести рядовых. Вместе с Си-47 на аэродром сели три Як-9, а остальные улетели. Через некоторое время на аэродром прибыл заместитель начальника штаба Квантунской армии генерал Мацуока с группой офицеров. После нескольких часов переговоров Ямада согласился со всеми условиями и отдал приказ о разоружении 15-тысячного гарнизона Чанчуня.
Почти одновременно с десантом в Чанчуне в 13 ч 15 мин 19 августа был высажен десант в Мукдене (Шэньяне). Парламентером в десанте был уполномоченный Военного Совета. Забайкальского фронта начальник политотдела генерал-майор А.Д. Притула. Вместе с ним прилетели 225 солдат и офицеров из 6-й Гвардейской танковой армии. Вскоре по прибытию Притула вступил в переговоры с командующим 3-м фронтом генералом Усироку Дзюн.
Тем временем на Мукденском аэродроме десантники захватили «ценный приз» в виде последнего китайского императора Пу И. После нападения Советского Союза главнокомандующий Квантунской армией генерал Отодзо Ямада потребовал от Пу И, чтобы он переехал в Корею для последующей отправки в Японию. 12 августа Пу И покинул столицу Маньчжоу-Го — город Чанчунь и со своей свитой на следующий день прибыл поездом по назначению. Однако самолетов для отправки Пу И в Японию на корейских аэродромах не оказалось. Поэтому рано утром 17 августа он был переправлен на самолете в Мукден, чтобы пересесть на большой самолет и вылететь в Японию. Через несколько дней после ареста императора Пу И и его брата Пу Цзе советские власти отправили в СССР.
К 19 часам 19 августа переговоры с Усироку Дзюн были закончены, и японский гарнизон начал сдаваться.
19 августа в 15 ч 30 мин из Харбина в штаб 1-го Дальневосточного фронта был доставлен начальник штаба Квантунской армии генерал-лейтенант Хикосабуро Хата, где он был принят маршалами A.M. Василевским и К.А. Мерецковым. В состоявшейся беседе маршал Василевский предупредил генерала Хата, чтобы японские войска сдавались организованно, вместе со своими офицерами. Согласившись с требованиями советского командования, Хата высказал свою просьбу: до прихода советских войск в Харбин, Чанчунь, Ранан (о высадке советских десантов он еще не знал) и другие населенные пункты Северо-восточного Китая и Кореи оставить у японских солдат оружие, так как «население там ненадежное». Такое признание лишний раз свидетельствовало об отношении к японцам местного населения.
Маршал Василевский через генерала Хата вручил ультиматум 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.».
Где-то между 21 и 23 августа войска 1-го Дальневосточного фронта вступили в Харбин. Обстоятельства и время занятия Харбина советскими сухопутными войсками постоянно «смазывались» нашими официальными военными историками. Ясно лишь одно, что первыми Харбин заняли моряки Амурской флотилии, и лишь спустя несколько дней — сухопутные войска. Причем неясно, сумели ли опередить войска 1-го Дальневосточного фронта своих соседей— 15-ю армию 2-го Дальневосточного фронта.