远东第1方面军：辖4个合成集团军、1个战役集群（辖2个师）、1个空军集团军和1个防空集团军，约58万人。其任务是在太平洋舰队的配合下，分割围歼关东军第1方面军于牡丹江、敦化地区，切断关东军同朝鲜和日本的联系，尔后向哈尔滨、吉林、长春进攻。方面军成一个梯队，以第1、第5集团军和第10机械化军组成主突集团，向牡丹江方向实施主要进攻；以第25集团军从左翼向汪清、延吉方向实施辅助进攻；以第35集团军从右翼，向密山方向实施辅助进攻。以2个步兵军、1个骑兵师为预备队。当前任务是突破日军边境筑垒地带，于战役第18天前出至牡丹江、汪清一线，尔后向哈尔滨、吉林进攻。战役纵深400～500公里。司令部设在双城子，临战前至格罗捷阔沃。
苏军攻克筑垒地域远东第2方面军：辖3个合成集团军、1个空军集团军和1个防空集团军，约33万人。其任务是在黑龙江区舰队的协同下，歼灭日军第4军。方面军以第15集团军沿松花江向佳木斯、哈尔滨方向实施主要突击；以第2集团军从右翼向齐齐哈尔实施辅助进攻；以独立第5军从左翼向宝清实施辅助进攻。战役第一阶段，第16集团军在太平洋舰队协同下，担任鞑靼海峡西岸和堪察加半岛的防御，尔后，在南库页岛和千岛群岛实施登陆作战。战役纵深500公里。方面军成一个梯队。以1个师和1个旅为预备队。司令部设在伯力，开战前进至列宁斯科耶。
太平洋舰队：以潜艇和航空兵在日本海域积极行动，切断关东军与日本本土驻军的联系；支援地面部队的濒海翼侧防御；协同陆军在北朝鲜东岸诸港口、南库页岛和千岛群岛登陆作战。司令部设在海参崴。
各空军集团军分别隶属于各方面军。方面军首长根据当时敌情、地形和任务，赋予航空兵以不同的具体任务和协同方法。其主要任务是：实施不间断的空中侦察；夺取和保持制空权；支援地面主要突击集团的战斗行动。海军航空兵保障舰队的海上作战，破坏日军海上交通，支援登陆兵上陆作战。
3.突破日军边境
8月8日夜，苏军3个方面军、太平洋舰队和黑龙江区舰队的部队占领进攻出发地域（阵位）。9日零时，各先遣支队越过国境。拂晓，主力先后发起进攻，航空兵分两批袭击哈尔滨、长春、吉林和沈阳，太平洋舰队在日本海积极行动。
在西线，后贝加尔方面军各先遣支队利用夜暗，不经炮火准备，同时在所有方向越过国境。4时30分，方面军主力开始进攻，基本未遇日军抵抗。坦克第6集团军在相隔70余公里的两个方向上成两路以疏开队形快速前进，战役第一天前进150公里。10日下午，又前进100余公里，主力到达大兴安岭。由于进展顺利，方面军司令员要求坦克集团军提前完成当前任务，于8月12日日落前，前出到鲁北、突泉一线。坦克第6集团军遂在行进间变更部署，坦克第5军由第2梯队改为第1梯队，当夜登上大兴安岭，占领了台日黑达坝。8月12日，坦克集团军全部越过大兴安岭，其先遣支队已于11日攻占鲁北，12日攻占突泉。左翼第36集团军于11日攻克满洲里筑垒地域，坦克部队在海拉尔筑垒地域，遭日军顽抗，主力实施迂回。右翼苏蒙骑兵机械化集群分两路开进，一路14日攻占多伦，另一路15日占领张北。
在东线，远东第1方面军先遣支队于9日1时趁夜暗和暴雨偷渡乌苏里江，袭击日军边境筑垒地域。8时30分，主力发起进攻，除个别方向外，均未进行炮火准备。左翼第25集团军和右翼第35集团军分别遭到日军东宁、虎头筑垒地域的顽抗，屡攻不克，前进受阻，主力被迫迂回，留下一部兵力，并调来重炮和轰炸航空兵，继续攻击。第5集团军以先遣支队消灭日军火力点后，主力迅速前进，于战役第2天攻占绥芬河，14日攻入牡丹江市区，与第1集团军协同，同日军展开巷战，为提高进攻速度，避免陷入僵局，方面军司令员决心以主要力量从牡丹江市南面迂回，直插吉林。
在北线，远东第2方面军于9日1时发起进攻，独立第5军强渡乌苏里江，14日占宝清。第15集团军在黑龙江区舰队协同下，强渡黑龙江，于14日经激战攻占富锦筑垒地域，打通了至佳木斯的道路。第2集团军先担任黑龙江北岸海兰泡沿线的防御，11日转入进攻，因渡河器材不足，只得分批投入战斗，进展缓慢，于14日才包围了孙吴和爱辉筑垒地域。
经战役第一阶段6天的交战，后贝加尔方面军越过大兴安岭，前进450～500公里，前出到东北平原；远东第1方面军前进150～200公里，前出到牡丹江平原；远东第2方面军前进50～100公里，前出到佳木斯的接近地；太平洋舰队协同陆战队，占领了北朝鲜雄基、罗津等港口，切断了日军从海上的退路。关东军的部署被割裂、打乱，失去统一指挥，只有部分兵力仍在牡丹江市和海拉尔、孙吴、虎头等筑垒地域继续抵抗。
4.关东军投降
8月15日，日本政府宣布投降，但关东军并未停止抵抗。苏军继续进攻。后贝加尔方面军于16、17日相继攻占札兰屯、洮南、通辽、赤峰、张北等地。由于道路泥泞，坦克集团军只能沿铁路路基运动，每昼夜前进速度平均40～50公里，主力在先遣支队后面跟进，没有进行战斗。部分兵力继续围攻海拉尔筑垒地域。远东第1方面军的第1和第5集团军于17日攻占牡丹江市，俘日军4万余人。当日，方面军右翼第35集团军进占勃利，左翼第25集团军进占图们，并向北朝鲜推进。部分兵力仍在虎头和东宁筑垒地域同日守军进行激烈争夺战。远东第2方面军的第15集团军于17日攻占佳木斯后，沿松花江追击退却之敌。第2集团军在航空兵和炮兵支援下，对孙吴筑垒地域展开猛烈攻击。
8月17日，关东军下令停止抵抗，日军开始投降。鉴于各兵团离战役目标尚远，华西列夫斯基于18日命令各方面军派出快速支队，迅速进占重要城市和交通枢纽。从18日起，苏军以临时编组的小分队，先后在13个重要城市（内有朝鲜4个）实施空降，控制机场和市区重要目标，接受日军投降。20、21日，东西对进的苏军快速支队分别在哈尔滨、长春、沈阳会合。驻守虎头和东宁筑垒地域的日军，直到8月26日才停止抵抗。
与此同时，8月11日～25日，苏军第16集团军在太平洋舰队部分兵力的协同下，实施了南库页岛进攻战役；8月18日～9月1日，远东第2方面军一部在第16集团军一部和太平洋舰队的编队协同下，实施了千岛群岛登陆战役。
苏军攻占哈尔滨。此前，南库页岛战役已开始。8月10日，远东第2方面军军事委员会给第16集团军下达了如下任务：令配有加强兵器的步兵第56军，于8月11日10时，在航空兵支援下向古屯（波别迪诺）、气屯（斯米尔内赫）、上敷香（提赫美涅沃）、内路（加斯帖洛）等方向发起进攻，突破日步兵第88师在古屯筑垒地域的防御，攻占上敷香、敷香（波罗乃斯克）和内路等城。
随后，该军奉命不得在内路、敷香一带停留，而应沿该岛的东西两岸继续向南进攻，肃清南库页岛的全部敌军。
经过5天的顽强战斗，步兵第56军越过日军前沿地带，于8月16日突破了古屯筑垒地域的主要防御地带。攻下古屯地域后，日军在国境线上所构筑的整个防御体系就被打垮了。残存的几个抵抗支点已被苏军围困，继而被消灭。苏步兵第56军的基本兵力继续向南进攻。与此同时，远东第2方面军的部队在太平洋舰队的协同下，还进行了数次登陆战役，目的是使日军不能从日本本土向库页岛增调兵力，以便迅速围歼岛上日军，解放南库页岛全境。
8月16日，登陆部队攻占了该岛西岸的惠须取（索博列沃）海港及其市区。8月20日，另一支登陆部队攻占了真冈（霍耳姆斯克）海港及其市区。这支部队继续向东南方向发展进攻，于8月25日攻占了雷多加（阿尼瓦）以及重要的海港和海军基地大泊（科尔萨科夫）。8月21日，向丰原方向发展进攻的步兵第56军，攻下了海港敷香和内路等城市。
为了更快地击溃和肃清南库页岛的日军部队，苏空降兵于8月24日在落合、丰原等地的机场着陆。8月25日，第16集团军的主力赶来与空降兵会合。经过激战，第16集团军在古屯地域突破了日军强固的边境筑垒防线，向南库页岛腹地推进了360公里，并在太平洋舰队的舰艇协同下，粉碎了日步兵第88师，迫使日第5方面军1.8万名官兵缴械投降。
苏军在中国东北和库页岛的顺利进攻，为实施肃清千岛群岛日军的登陆战役造成了有利形势。日军在千岛群岛上构筑了极为强固的防御工事，封锁了苏联海军由鄂霍次克海驶往太平洋的一切出口。
战役于8月18日晨开始。苏步兵第101师和海军陆战队1个营组成的登陆队，在第428榴弹炮团及其他加强兵器的支援下，在占守（施姆舒）岛登陆。登陆是在出人意料的浓雾中进行的。日军发现登陆兵后，企图用反冲击将其赶下海去，但未成功。日军的人员和技术装备遭到很大损失后，溃散成许多小股，向该岛腹地逃窜。到8月23日傍晚，岛上的1.2万名日军官兵便向苏军投降。到9月1日，苏军肃清了千岛群岛所有岛屿上的日本军队，日第5方面军的4.7万名官兵缴械投降。
远东战役，苏军共歼关东军、伪满军和伪蒙军的全部，第17和第5方面军的一半，以及松花江江上军，总共10个军、1个集团军级集群和1个区舰队。日军损失官兵约70万人，其中8.3万余人被击毙，60.9万余人被俘。俘虏中有陆海军将级军官148名。苏军伤亡3.2万余人。
被苏军缴械与俘虏的有：日军的23个步兵师、10个步兵旅、1个摩托化敢死旅、2个坦克旅（第1旅和第9旅）、2个航空旅（第15旅和第101旅）、1个步兵师（第1师）和1个骑兵师（即兴安第2师），伪满军的11个步兵旅，内蒙军的2个骑兵师（第7和第8师）和1个骑兵旅（第1骑兵旅），以及其他各兵种和特种兵的许多兵团和部队。
苏军缴获了大量的战利品。仅后贝加尔方面军和远东第1方面军就缴获1565门火炮、2139门迫击炮和600辆坦克、861架飞机、9508挺轻机枪、2480挺重机枪、2129辆汽车、约1.8万匹马、679座仓库及许多其他战斗技术装备和军用物资。远东第2方面军和红旗黑龙江区舰队俘获日军松花江江上军的全部舰艇。
苏军发动远东战役，不仅士气高昂，兵力雄厚，而且占有政治上、经济上、军事上和外交上的全面优势，并集中使用了最新技术成果和在苏德战争中的作战经验，利用了日军在作战指导上的一系列失误，从而加速了对日作战的迅速胜利。
远东战役，加速了日本投降的进程，缩短了同盟国对日作战的时间。