Мерецков вслед за частями и отрядами прорыва ввел в действие главные силы фронта. 5-я армия атаковала Суйфыньхэйский укрепрайон и продвинулась до 23 километров. 1-я Краснознаменная двинулась бездорожьем через горную тайгу к Муданьцзяну.
Соединения 25-й армии вели успешное наступление на гиринском направлении.
Вражеские войска были рассечены мощными фронтальными и фланговыми ударами.
За короткое время главные силы фронта в трудных условиях местности овладели центрами укрепрайонов Хутоу, Пограничненского и Дуннин, пройдя за два дня боев на отдельных направлениях до 75 километров. На Муданьцзян рвались, ломая сопротивление противника, 1-я Краснознаменная и 5-я армии. 13 августа 26-й стрелковый корпус армии Белобородова завязал бои на улицах Муданьцзяна. Параллельно обрушивались на врага дивизии армии Крылова.
25-я армия Чистякова громила японские силы в направлении на Ванцин и вдоль восточного побережья Кореи.
В несколько иных условиях начались действия 35-й армии. Здесь переходу войск в наступление предшествовал сильный артиллерийский обстрел опорных пунктов противника. Затем основные силы армии, форсировав Уссури и Сунгачу и преодолев обширный болотистый район, отбросили врага и к исходу дня дошли до тыла мощного узла сопротивления противника.
Стремительность наступления позволила нашим войскам перерезать все коммуникации врага, прежде чем командование Квантунской армии смогло ими воспользоваться для отхода и организации обороны на заранее подготовленных рубежах в глубине.
«Однако, — пишет Мерецков, — неправильно было бы думать, что японцы заботились только об отходе и не оказывали серьезного сопротивления. Напротив, я ежедневно получал доклады о том, что они яростно сражались и не сдавали без боя ни одного укрепленного пункта, ни одной высоты. Были, например, такие случаи. В Дуннинском укрепленном районе, где наступала 25-я армия, японские офицеры, видя бесполезность дальнейшего сопротивления, приказывали своим солдатам сдаваться. Однако последние не выполняли этих приказаний и расстреливали офицеров. А в ряде гарнизонов японское командование посылало священнослужителей и местных учителей, которых обязало разъяснить солдатам бесцельность дальнейших боевых действий. Но солдаты, годами воспитывавшиеся в самурайском духе, не повиновались и священнослужителям, продолжая сражаться».
Особенно упорные бои шли у Муданьцзяна. Здесь враг потерял около 40 тысяч солдат. Получив известие о том, что наконец прорвана оборона в районе Муданьцзяна, Мерецков поехал посмотреть на места, где проходили бои. И вот что, по его словам, он там увидел. «Сначала, километров на пять, тянулось предполье, подготовленное для сдерживания наших авангардов. Сравнительно небольшой интервал — и машины с комфронта и охраной уперлись в главную оборонительную полосу с долговременными железобетонными точками. Глубина этой полосы была четыре километра. Проехали дальше ровно пятнадцать километров, и открылась новая полоса обороны — трехкилометровой глубины. Отъехали еще на пятнадцать километров и обнаружили еще оборонительную полосу такой же глубины. Узлы сопротивления выглядели чрезвычайно внушительно. При осмотре одного из них насчитали 17 артиллерийских дотов, 5 артиллерийско-пулеметных точек, свыше 50 пулеметных гнезд и массу различных сооружений полевого типа».
Кирилл Афанасьевич говорит, что картина этого узла сопротивления пробудила тогда в его памяти зрелище пятилетней давности: перед глазами встала линия Маннергейма. Только вместо опушенных финским снегом грязно-серых железобетонных сооружений с вывороченной разрывами стальной арматурой на зеленом фоне густо разросшегося кустарника чернели трапециевидные покатые крыши столь же прочных японских укреплений.
После того как была разбита крупная группировка неприятельских войск, соединения армии Белобородова двинулась на Харбин, а армии Крылова — на Гирин.
Некоторые укрепрайоны сопротивлялись долго. Советские войска были уже у Харбина и Мукдена, а в тылу у них японские солдаты отдельных узлов сопротивления, окруженные со всех сторон, все еще ожесточенно вели сражение. Позднее, просачиваясь через линию боевых действий мелкими группами, они переходили к диверсионным действиям. Самурайская пропаганда трубила об «особенной натуре» солдат Страны восходящего солнца. Но дело заключалось не только в национальной специфике. Допросы пленных показывали, что более развитый, грамотный японец критичнее оценивал политику правящих кругов своей страны, был менее фанатичен, нежели малограмотный, отсталый и забитый.
Во многих местах японцы при отходе широко использовали команды смертников — солдат, заранее «запрограммированных» на гибель. Вот как они действовали, например, против наших танков. В боях под станцией Мадаоши участвовало до двухсот смертников, которые, обвязавшись сумками с толом и ручными гранатами, прятались в зарослях густого кустарника и, выждав момент, бросались под советские танки. Эти «живые мины» были очень опасны. Специальные подразделения, заранее подготовленные к такой тактике противника, быстро парализовали действия этих групп, но они успели нанести танкистам определенный урон.
Монгольская Народная Республика вступила в войну 10 августа. Народно-революционная армия маршала Хорлогийна Чойбалсана вместе с Забайкальским фронтом Малиновского наносила удары от Сайн-Шанда в пустыне Гоби по войскам князя Де Вана и Суйюанской армейской группы в направлении Калгана (Чжанцзякоу).
Соседние фронты — 2-й Дальневосточный и Забайкальский — также активно громили Квантунскую армию. Василевский пишет в воспоминаниях, что они на своих направлениях отлично справлялись с выполнением поставленных задач. Передовые части Забайкальского фронта вплотную подошли к западным склонам Большого Хингана, а подвижные войска главной группировки преодолели его и вышли на Центральноманьчжурскую равнину. Форсирование Хинганского хребта явилось подвигом, не имевшим себе равных в современной войне. К исходу 14 августа войска Забайкальского фронта, пройдя расстояние от 250 до 400 километров, вышли в центральные районы Маньчжурии и продолжали продвигаться к ее столице Чанчуню и крупному промышленному центру Мукдену.
Войска 2-го Дальневосточного фронта вели результативные бои на подступах к Цицикару и Цзямусы.
К этому времени левофланговые соединения армии Чистякова при поддержке артиллерии кораблей Тихоокеанского флота овладели долговременными укреплениями противника на границе с Кореей. Совместно с морскими десантами они заняли порты Унги (Юки) и Наджин (Расин), лишив тем самым Квантунскую армию связи с материковой Японией и отрезав ее главным силам пути отступления в Корею.
На правом крыле фронта успешно наступала 35-я армия. К исходу 15 августа ее соединения продвинулись вглубь Маньчжурии на 120—150 километров.
16 августа соединения 1-й Краснознаменной и 5-й армий, овладев Муданьцзяном, развернули стремительное наступление на Харбин и Гирин.
Советская авиация господствовала в воздухе на всем дальневосточном театре военных действий. Тихоокеанский флот овладел японской военно-морской базой Чхонджин и прочно закрепил за собой северокорейское побережье.
Харбино-Гиринская наступательная операция подошла к своему победному завершению. С 17 августа японцы стали массово сдаваться в плен.
Чтобы ускорить освобождение Северо-Восточного Китая и Кореи, были высажены воздушные десанты в Гирине (Цзилинь) и Харбине. Сопротивления японцы не оказали, и 20 августа города эти были в руках Красной армии. Миссию по организации порядка в них Мерецков возложил на особоуполномоченных генерал-майора Г.А. Шелахова и полковника В.П. Лебедева, сопровождавших десанты.
Результатом боев войск 1-го Дальневосточного фронта стал разгром 3, 5 и 34-й японских армий. Противнику был нанесен огромный ущерб в живой силе убитыми и ранеными, захвачено около 300 тысяч пленных, свыше 700 орудий, 120 танков, 360 самолетов и другой военной техники. Войска фронта во взаимодействии с Тихоокеанским флотом освободили от японских оккупантов Северную Корею.