Таким образом, войска Ленинградского фронта, нацеленные на наступление на Карельском перешейке, превосходили противника по пехоте — в 2 раза, по артиллерии — в 6 раз, по танкам — в 7 раз, по авиации — в 5 раз. Большая часть этих сил (60–80 %) была сосредоточена на выборгском направлении.
Наступление советских войск началось утром 9 июня 1944 года с массированных ударов. В течение десяти часов три бомбардировочные и две штурмовые авиационные дивизии наносили удары по позициям финнов в районах Светлого озера, Старого Белоострова и Раяйоки. Всего за 9 июня летчики 13-й воздушной армии сделали 1150 боевых вылетов. Одновременно по узлам обороны, расположенным на переднем крае, вели огонь 250 орудий крупного калибра, в том числе 280-мм и 305-мм орудия тяжелой осадной артиллерии резерва ВГК, орудия Кронштадтской крепости, линкора «Октябрьская революция», крейсеров «Киров» и «Максим Горький». Это «был такой огненный ад, какого никогда не было в истории Финляндии», — вспоминал бывший командир 1-го пехотного полка 10-й пехотной дивизии Т. Вильянен, впоследствии генерал-лейтенант, начальник Генерального штаба финской армии.
Вечером 9 июня советские войска начали разведку боем, которую финское командование приняло за начало наступления. Отразив эту ложную атаку, финны, в свою очередь, решили провести разведку боем и начали подтягивать войска к линии фронта. Но начать наступление не удалось.
Ранним утром 10 июня 1944 года советское командование начало артиллерийскую подготовка атаки. В течение двух часов на небольшом отрезке главного удара наносили удары авиация и артиллерия. При этом артиллерийские батареи вели огонь по укреплениям противника как с закрытых позиций, так и прямой наводкой. В частности, был разрушен железобетонный ДОТ «Миллионер», находившийся на расстоянии 200 метров от передовых позиций советских войск. Его уничтожила 4-я батарея 18-го гаубичного полка. Из 140 снарядов в цель попало 96. О силе и точности артиллерийского огня свидетельствовал тот факт, что на Карельском перешейке было разрушено 335 инженерных сооружений.
Затем последовала атака советской пехоты при поддержке артиллерии и танков. В течение первого дня наступления первая линия обороны финнов была прорвана, и к его исходу 21 — я армия вышла ко второй линии обороны противника. При этом 109-й корпус генерал-лейтенанта И.П. Алферова ворвался в город Терийоки (Зеленогорск). 30-й гвардейский корпус, продолжая движение по Средневыборгскому шоссе, подошел к одному из самых мощных узлов обороны противника Кивеннапа (Первомайское).
На второй день наступления в сражение была введена 23-я армия. К исходу 11 июня на Карельском перешейке советскими войсками было захвачено 80 населенных пунктов. На главном направлении 30-й корпус выбил противника из населенного пункта Кивеннапа, а 109-й корпус освободил станцию Райвола (Рощино) и поселок Тюрисевя (Ушково).
Однако штурм Выборгского укрепленного района потребовал перегруппировки войск. На приморский участок были переведены 108-й стрелковый корпус генерал-лейтенанта Н.П. Тихонова и 110-й корпус генерал-майора А.С. Грязнова. К концу дня 13 июня там также была развернута мощная артиллерийская группировка. В это же время советская авиация наносила бомбовые удары по узлам обороны противника, расположенным в районах Метсякюля (Молодежное), Кутерселькя (Лебяжье), Лийкола (район Цвелодубово). В этот день части 13-й воздушной армии произвели более 600 самолето-вылетов.
С утра 14 июня начался прорыв главного финского оборонительного рубежа. Несмотря на мощную авиационную и артиллерийскую подготовку, финские войска встретили части 109-го и 108-го стрелковых корпусов организованным огнем и сильными контратаками.
Самые напряженные бои разгорались за укрепленный узел Кутерселькя (Лебяжье), расположенный на господствующей высоте. Шесть часов по высоте Кутерселькя наносили удары 277-я и 281-я штурмовые авиадивизии полковников Ф.С. Хатминского и С.Е. Греськова, и только к вечеру части 72-й стрелковой дивизии генерал-майора И.И. Ястребова заняли эту высоту.
17 июня командующий группой «Карельский перешеек» генерал Эш, боясь окружения, отдал распоряжение об отводе войска на линию Выборг — Купарсаари — Тайпале. 19 июня начался штурм Выборга. 90-я стрелковая дивизия генерал-майора Н.Г. Лященко ворвалась в город и почти шесть часов вела бои на его улицах, стараясь расчленить и уничтожить подразделения 20-й финской пехотной бригады полковника А.А. Кемппи. 20 июня батальон под командованием майора Д.А. Филичкина взял Выборгскую крепость, а к исходу дня Выборг был полностью освобожден от противника.