此時，蘇軍麵臨著雙重任務：一是徹底消滅尼克利地區的法西斯德軍，奪取德國最重要的工業區；二是對挪威北部的德國海軍基地實施突擊，把挪威居民從占領軍的壓迫下解放出來。這意味著紅軍必須越過挪威國界。
在尼克利地區，由德國將軍弗格利指揮的軍隊集群負責防守。弗格利把從盧奧斯塔裏撤退來的和從芬蘭轉移來的部隊和分隊收攏到一起，企圖按照柏林的旨意，盡可能長期地堅持抵抗。然而，卡累利阿方麵軍隻用了一個禮拜就到了尼克利，又用了5天時間就打通了庫奧爾普卡斯山與瑙齊之間80公裏的荒涼、多石的沼澤地。
10月27日，蘇軍阿布薩利亞莫夫少將的第三十一軍從東，輕步兵第一二七軍從北突入了瑙齊。南麵就是已退出戰爭的芬蘭。
要對付挪威北部的德國基地就比較複雜了。梅列茨科夫到達挪威邊界後，立即把情況報告了斯大林，並請求批準打過國界。同時，梅列茨科夫還陳述了方麵軍首長關於奪取德軍在該地的主要海空軍基地基爾克內斯的方案。
斯大林聽了說：“這個方案很好！”便批準了作戰計劃。
在挪威境內的作戰就這樣開始了。當時，挪威是蘇聯紅軍從希特勒枷鎖下解放的第七個國家。
10月22日，第一三一軍打響了奪取托爾內特市的戰鬥。同時，海軍步兵在艦炮的支援下掃清了海岸地帶。德軍不久便開始向希爾克內斯撤退，途中他們設置了各種障礙並破壞了道路。
通往基爾克內斯的道路埋了大量地雷，海灣的吊橋也被炸毀。德軍還以火炮、迫擊炮的火力阻撓蘇軍排雷，遲滯蘇軍的前進速度。在這種情況下，蘇軍決定用水陸兩用汽車和魚船強渡亞爾灣，繞過德軍。
但海灣兩岸是陡峭的岩石，想找到一個入水處頗不容易。不過，經過努力，蘇軍的水陸兩用汽車終於還是下了海灣。德軍發現蘇軍的意圖後，開始開槍開炮，炮彈在兩用汽車的前方和右側爆炸，車旁湧起大浪，炮彈炸出的漩渦打著轉。但同行的漁船卻顯得比輕型水陸兩用汽車穩當多了。有幾輛水陸兩用汽車被打翻沉沒了。乘坐兩隻摩托艇出海的挪威愛國者立即跳入海中，他們不顧德軍的槍林彈雨，救起了被擊毀的水陸兩用汽車的乘員，並把他們送上了對岸。
後來在強渡埃爾維涅斯海灣時，蘇軍隻好重新想辦法，第十四師用木箋建起了登陸渡口，當地居民也紛紛前來支援。
10月25日晨9時，蘇軍先頭部隊突入基爾克內斯。眼前一片淒涼景象：德軍撤退時炸毀了所有港口設施，破壞了辦公大樓和住房。隻有城郊某些地方的小房奇跡般地保存下來。當槍聲停息，恢複了平靜時，為了逃避法西斯匪徒而被迫躲到山洞裏的城市居民，才陸續出現。
基爾克內斯的居民興高采烈地歡迎了蘇聯軍人。令人感動的是，這些平時沉默寡言的北極人都熱淚盈眶地擁抱了蘇聯軍人。姑娘們還主動照顧受傷的蘇軍戰士，小夥子們也忙著把他們送往醫院。
內登是卡累利阿方麵軍到達的最後一個居民點。蘇軍到達這裏後，戰鬥已基本結束，少量潰散的德軍已沒有必要動用大部隊去清剿，因為挪威抵抗運動戰士就足可以對付他們。
再往前就是遍布海灣的荒涼的山區。極夜就要來臨，暴風雪已經開始，路上滿是積雪和幾乎無法克服的雪堆。派往西北方向的偵察員報告說，前方行動極端困難，已經看不到德軍。
10月28日，梅列茨科夫主持召開了方麵軍軍事委員會會議，與會軍事首長一致認為，戰役已經結束。卡累利阿方麵軍和北方艦隊受領的任務已全部完成，法西斯德軍已被消滅，其殘餘部隊已被趕出蘇聯北方。不僅如此，蘇軍還支援了挪威的解放。
10月29日淩晨，梅列茨科夫打電話給大本營，報告了方麵軍軍事委員會關於結束戰役的決定。
斯大林拿起電話回答說：“好吧，我們將討論你們的建議。你們認真地分析了各方麵的情況，再考慮一下可能出現的具體問題，傍晚作出最後報告。”
梅列茨科夫和副司令員弗羅洛夫以及集團軍司令員謝爾巴科夫在第十四集團軍指揮所再次研究了形勢。一切表明，繼續軍事行動是徒勞無益的。會後，梅列茨科夫乘飛機到了摩爾曼斯克。
佩特薩莫—基爾克內斯戰役就這樣結束了，為了慶祝極圈內地區軍人們的勝利，莫斯科放了3次禮花：第一次是在10月15日慶祝解放佩琴加；第二次是在10月25日慶祝蘇軍越過挪威國界，繼爾攻占基爾克內斯；第三次是在11月1日慶祝卡累利阿方麵軍徹底肅清佩琴加地區的法西斯德軍。
為了紀念1941年至1944年北極地區取得的勝利，蘇聯最高蘇維埃主席團頒發了“保衛蘇聯極圈內地區紀念章”。在銅質紀念章上標有一名身穿短皮襖、頭戴遮耳冬帽、手持衝鋒槍的蘇軍戰士，戰士身後畫有軍艦、飛機和坦克。這枚紀念章銘記了蘇軍戰士艱苦而光榮的業績。
1944年12月6日的《真理報》寫道：
保衛北極地區的英勇事跡，將作為最光輝、最值得紀念的一頁載入史冊。1941年秋，在那裏敵人被阻止住了。在有的地方，敵人在整個戰爭期間都未能跨過我國的國界……
挪威人民高度評價蘇聯紅軍為解放他們的國家所做出的貢獻。挪威國王哈康七世在1944年10月26日的廣播演說中說：
我們有許多證據說明，蘇維埃俄國政府和人民對我國是友好、同情的。我們一直激情滿懷地注視著蘇聯為反對我們共同敵人而進行的英勇、勝利的鬥爭。每個挪威人的義務是，給我們的盟友以最大的支援。
解放北極圈的戰鬥結束後，梅列茨科夫又於1945年8月指揮遠東第一方麵軍參加了“八月風暴”行動，迅速殲滅了日本關東軍主力，獲得了蘇聯最高軍事榮譽——勝利勳章。