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 восками 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.

Таким образом, оборона финских войск, основанная на использовании долговременных укреплений, и в 1944 году не смогла выполнить поставленной перед ней задачи. Она была прорвана на всю глубину в течение 10 суток со средним темпом до 10 километров в сутки. При этом часть узлов обороны была обойдена, а многие долговременные оборонительные сооружения разрушены в результате ударов авиации или огнем артиллерии прямой наводкой. Широко применялись блокада ДОТов и подрыв их с помощью зарядов. Английская газета «Дейли мейл» в эти дни писала: «Теперь на Карельском перешейке русские прорвали стальную, бетонную линию, которая, как утверждали, принадлежала к числу самых сильных в мире».