到1944年8月，在巴尔干方向的态势，对苏军实施战略性进攻战役形成了较为有利的条件，苏军最高统帅部大本营正确地判断了所面临的形势，决定在雅西和基什尼奥夫地区实施一次大规模的战略性进攻战役。
8月20日，苏军经过炮火准备后，乌克兰第2方面军第27集团军在3小时内便突破敌主要防御地带，中午强渡了巴赫卢伊河，突破第二防御地带。第6坦克集团军进入突破口。下午2时，其所属第5坦克军投入交战，1小时后，第5机械化军也投入交战。该集团军的突然出现使德军震惊不已。苏军坦克兵利用这一有利态势，迅速前出到沿马雷山构筑的敌第三防御地带。乌克兰第3方面军的进攻也很顺利，日终前，第37、第46、第57集团军突破了敌主要防御地带，向纵深推进12公里，在某些地域楔入了敌第二防御地带）。战役第一天，两个方面军推进10～16公里，敌损失9个师。
8月21日，第27集团军粉碎敌顽强抵抗后，与第6坦克集团军和航空兵协同，进行了夺取马雷山第三防御地带的战斗。第52集团军利用当天进入交战的第18坦克军的战果，击溃了敌军，中午解放了雅西市。这时，近卫第7集团军在第23坦克军的配合下占领了特古伏鲁莫斯市。经过两天战斗，乌克兰第2方面军突破敌40公里深的3道防御地带，把突破正面扩大到65公里，形成了迅速追击敌人和合围德军第6集团军的有利态势。乌克兰第3方面军打退敌步兵和坦克的反突击后，经过两天战斗，推进近30公里，把突破正面扩大到95公里。空军第5、第17集团军出动飞机6350余架次，有力地支援了地面部队的作战行动。
为了尽快全歼敌人，8月21日傍晚，最高统帅部大本营下达命令：各方面军尽快在胡希地域封闭合围圈，歼灭敌军集团，以开辟进至罗马尼亚主要经济政治中心的道路。
8月23日日终前，乌克兰第2方面军第6坦克军前出到伯尔拉德地域。第18坦克军打响了夺取胡希的战斗。当天，乌克兰第3方面军近卫第4军和第7机械化军已前出到普鲁特河渡口，完成了正面向东北的防御。次日，第52集团军和第18坦克军解放了胡希，并前出到普鲁特河，在那里与乌克兰第3方面军的部队会师。德军25个师有18个师陷入合围。在合围的对外正面也同时展开了进攻。到8月24日日终前，苏军已推进到距被围敌军85～100公里处。这时，乌克兰第3方面军左翼与第46集团军与近卫机械化第4军部分兵力和强渡德涅斯特河湾的登陆兵协同，在航空兵和黑海舰队、多瑙河区舰队的舰艇支援下，合围了罗军第3集团军，该集团军很快投降。到8月27日日终前，在普鲁特河以东被围的敌军集团也停止了抵抗。苏军2个方面军同时向布加勒斯特和伊兹梅尔方向发展进攻。8月26日，摩尔达维亚苏维埃社会主义加盟共和国全境解放。8月27日，福克夏尼筑垒地域已被突破。到8月29日，乌克兰第3方面军解放了土耳恰、加拉茨、布斯伊拉、康斯坦察和苏利纳等市。至此，雅西—基什尼奥夫战役宣告结束。到9月3日，被围德军零星集群被彻底肃清。
通过8月20日至9月3日的作战，苏军共歼敌22个师，其中含被围的18个师，消灭了第一线罗军的几乎全部师，使敌遭受重创。苏军则向纵深推进320～350公里，进入了罗马尼亚内地，并接近了保加利亚边境。
1944年9月19日，保加利亚被苏联红军在东欧的步步进逼吓破了胆。在与苏军短期交战之后，它断绝了与德国的所有联系，与苏联签订了停战协定，并于本周建立了新政府。新政府在共产党支持者基蒙·乔治夫上校的领导下，开始流放并监禁那些对保加利亚与柏林纳粹政府相勾结负有责任的人。保加利亚是在苏联在其邻国南斯拉夫取得胜利后做出这种改变的。苏联统帅约瑟夫·斯大林在莫斯科电台高兴地宣布：“保加利亚已经不再是德国势力在巴尔干半岛的中心了。”