После Майнильского инцидента СССР денонсировал пакт о ненападении с Финляндией и разорвал с ней дипломатические отношения. 30 ноября советские войска вторглись на финскую территорию.

На Карельском перешейке Красной Армии противостояла линия Маннергейма, названная так по имени главнокомандующего финской армии маршала Карла Густава Маннергейма. Она состояла из полосы обеспечения (ширина 15–60 км), главной полосы (глубина 7—10 км), второй полосы, удаленной на 2—15 км от главной, и тыловой (выборгской) полосы обороны. Главная полоса обороны состояла из 25 узлов сопротивления, насчитывавших 280 дотов и 800 дзотов. Однако только 130 дотов были боеготовы и лишь 8 имели артиллерийское вооружение. На промежуточной и тыловой полосах были пригодны к использованию только 10 дотов и 98 дзотов. Плотность укреплений была примерно в 10 раз ниже, чем на линии Мажино во Франции. При грамотно организованном наступлении хорошо подготовленной армии, имеющей подавляющее превосходство в танках, артиллерии и авиации, линия Маннергейма не представляла собой серьезного препятствия. Однако Красная Армия не умела толком обходиться с боевой техникой, штабы не умели планировать операции, командиры – организовывать взаимодействие родов войск на поле боя, а рядовые красноармейцы в массе своей не умели, в отличие от финнов, не только ходить на лыжах, но даже стрелять.

Попытки прорвать линию Маннергейма с ходу успеха не принесли и привели к большим потерям. Пришлось сосредоточить на фронте дополнительные силы и средства. 1 февраля 1940 года был образован Северо-Западный фронт в составе 7-й и 13-й армий. Его возглавил командарм 1 ранга Семен Тимошенко. В районе Ладожского озера и севернее действовали 8, 9 и 14-я армии.

Было предпринято несколько частных наступательных операций, чтобы дезориентировать противника насчет направления главного удара. Ежедневно в течение нескольких дней обрушивали на укрепления линии Маннергейма по 12 тыс. снарядов. Финны отвечали редко, но метко. Поэтому советским артиллеристам приходилось отказываться от наиболее эффективной стрельбы прямой наводкой и вести с закрытых позиций и главным образом по площадям, так как разведка целей и корректировка были налажены плохо. Утром 11 февраля началось генеральное наступление. Артподготовка продолжалась 2,5–3 часа. В первый день дивизии 7-й армии смогли вклиниться в систему обороны Суммского укрепленного узла, о падении которого командование фронта в тот же день поспешило известить Москву. В действительности Сумма была взята только 14 февраля. 13-я армия также потеснила финнов и вышла на рубеж Муолаа – Ильвес – Салменкайта – Ритасари. 21 февраля Красная Армия была вынуждена приостановить наступление из-за больших потерь и истощения боеприпасов. Атаки возобновились два дня спустя. При этом финнам удалось нанести частичное поражение нескольким батальонам 23-го стрелкового корпуса 13-й армии и даже взять пленных. Но финское командование, осознав, что прорыв в районе Сумма ликвидировать не удастся, вечером 23 февраля начало отход на тыловую оборонительную полосу, чтобы сохранить целостность фронта. К концу февраля советские войска вышли к финским тыловым оборонительным позициям в районе Выборга. Сражение за этот город продолжалось вплоть до заключения перемирия.

Войска 7-й армии 2 марта вышли на подступы к Выборгу с юга, а части 13-й армии теснили финнов к реке Вуокси, угрожая Кексгольму. На рассвете 4 марта был захвачен плацдарм на западном берегу Выборгского залива. Финским войскам в Выборге грозило окружение. 7 марта 50-й корпус перерезал железную дорогу Выборг – Антреа. Контратаками финны смогли несколько замедлить продвижение советских частей, но коренного перелома не достигли. Соединения 13-й армии форсировали Вуокси.