在北線，遠東第2方麵軍於9日1時發起進攻，獨立第5軍強渡烏蘇裏江，14日占寶清。第15集團軍在黑龍江區艦隊協同下，強渡黑龍江，於14日經激戰攻占富錦築壘地域，打通了至佳木斯的道路。第2集團軍先擔任黑龍江北岸海蘭泡沿線的防禦，11日轉入進攻，因渡河器材不足，隻得分批投入戰鬥，進展緩慢，於14日才包圍了孫吳和愛輝築壘地域。
經戰役第一階段6天的交戰，後貝加爾方麵軍越過大興安嶺，前進450~500公裏，前出到東北平原；遠東第1方麵軍前進150~200公裏，前出到牡丹江平原；遠東第2方麵軍前進50~100公裏，前出到佳木斯的接近地；太平洋艦隊協同陸戰隊，占領了北朝鮮雄基、羅津等港口，切斷了日軍從海上的退路。關東軍的部署被割裂、打亂，失去統一指揮，隻有部分兵力仍在牡丹江市和海拉爾、孫吳、虎頭等築壘地域繼續抵抗。
4.關東軍投降
8月15日，日本政府宣布投降，但關東軍並未停止抵抗。蘇軍繼續進攻。後貝加爾方麵軍於16、17日相繼攻占劄蘭屯、洮南、通遼、赤峰、張北等地。由於道路泥濘，坦克集團軍隻能沿鐵路路基運動，每晝夜前進速度平均40～50公裏，主力在先遣支隊後麵跟進，沒有進行戰鬥。部分兵力繼續圍攻海拉爾築壘地域。遠東第1方麵軍的第1和第5集團軍於17日攻占牡丹江市，俘日軍4萬餘人。當日，方麵軍右翼第35集團軍進占勃利，左翼第25集團軍進占圖們，並向北朝鮮推進。部分兵力仍在虎頭和東寧築壘地域同日守軍進行激烈爭奪戰。遠東第2方麵軍的第15集團軍於17日攻占佳木斯後，沿鬆花江追擊退卻之敵。第2集團軍在航空兵和炮兵支援下，對孫吳築壘地域展開猛烈攻擊。
8月17日，關東軍下令停止抵抗，日軍開始投降。鑒於各兵團離戰役目標尚遠，華西列夫斯基於18日命令各方麵軍派出快速支隊，迅速進占重要城市和交通樞紐。從18日起，蘇軍以臨時編組的小分隊，先後在13個重要城市（內有朝鮮4個）實施空降，控製機場和市區重要目標，接受日軍投降。20、21日，東西對進的蘇軍快速支隊分別在哈爾濱、長春、沈陽會合。駐守虎頭和東寧築壘地域的日軍，直到8月26日才停止抵抗。
與此同時，8月11日~25日，蘇軍第16集團軍在太平洋艦隊部分兵力的協同下，實施了南庫頁島進攻戰役；8月18日~9月1日，遠東第2方麵軍一部在第16集團軍一部和太平洋艦隊的編隊協同下，實施了千島群島登陸戰役。
蘇軍攻占哈爾濱。此前，南庫頁島戰役已開始。8月10日，遠東第2方麵軍軍事委員會給第16集團軍下達了如下任務：令配有加強兵器的步兵第56軍，於8月11日10時，在航空兵支援下向古屯（波別迪諾）、氣屯（斯米爾內赫）、上敷香（提赫美涅沃）、內路（加斯帖洛）等方向發起進攻，突破日步兵第88師在古屯築壘地域的防禦，攻占上敷香、敷香（波羅乃斯克）和內路等城。
隨後，該軍奉命不得在內路、敷香一帶停留，而應沿該島的東西兩岸繼續向南進攻，肅清南庫頁島的全部敵軍。
經過5天的頑強戰鬥，步兵第56軍越過日軍前沿地帶，於8月16日突破了古屯築壘地域的主要防禦地帶。攻下古屯地域後，日軍在國境線上所構築的整個防禦體係就被打垮了。殘存的幾個抵抗支點已被蘇軍圍困，繼而被消滅。蘇步兵第56軍的基本兵力繼續向南進攻。與此同時，遠東第2方麵軍的部隊在太平洋艦隊的協同下，還進行了數次登陸戰役，目的是使日軍不能從日本本土向庫頁島增調兵力，以便迅速圍殲島上日軍，解放南庫頁島全境。