苏军3个方面军的总兵力为125.2万人，拥有2万多门火炮、1580辆坦克和自行火炮，以及1386架飞机。
根据战略计划，列宁格勒方面军和沃尔霍夫方面军负责进攻德军第18集团军。而波罗的海第2方面军负责牵制德军第16集团军和北方集团军群的预备队。
列宁格勒方面军率先发起了攻势，出动了2个集团军进攻罗普沙方向：
1944年1月11日，列宁格勒方面军第2突击集团军在海军航空兵的强大火力掩护下，进攻德军第3坦克军。经过激战，苏军于1月13日突破了德军主要防线，并将突破口扩大到23公里，突入8-10公里，继续向罗普沙快速推进。
1月15日，列宁格勒方面军第42集团军从普希金以南进攻红村、罗普沙方向。1月17日，苏军突破了德军主要防线，突入约10公里。
1月19日，苏军第2突击集团军解放了罗普沙，苏军第42集团军解放了红村，并合围了那里的德军。1月20日，苏军歼灭了溃散的德军残部。
至此，经过6天的激战，列宁格勒方面军共向前推进25公里以上，为继续向金吉谢普、卢加河方向进攻创造了条件。
与此同时，沃尔霍夫方面军从北、南两个方向进攻诺夫哥罗德。
1月16日，该方面军第59集团军北翼部队在诺夫哥罗德以北突破德军防线，第59集团军南翼部队切断了该城南面的丘多沃-希姆斯克公路。
1月20日，沃尔霍夫方面军第59集团军占领了诺夫哥罗德市，全歼该市的德军。
与此同时，为保证上述两个方面军的进攻顺利进行，波罗的海沿岸第2方面军于1月12日在新索科利尼基地区持续进攻了9天9夜，使德军第16集团军和北方集团军群的预备队无法增援第18集团军。
苏军占领罗普沙、红村和诺夫哥罗德后，列宁格勒方面军负责进攻金吉谢普、赤卫军城方向，深远合围德军第18集团军的左翼部队，切断德军向西的退路；沃尔霍夫方面军向卢加河方向进攻，切断德军第16集团军与第18集团军之间的联系，并配合列宁格勒方面军歼灭了第18集团军的左翼部队。
1月24日，列宁格勒方面军继续推进，先后解放了普希金、斯卢茨克。1月25日，该方面军又解放了金吉谢普方向上的赤卫军城。1月30日，该方面军到达卢加河地区，并解放了河西岸的波列奇耶、希洛克。另外，其左翼部队于1月30日以前解放了锡韦尔斯基和季温斯基。
沃尔霍夫方面军不甘其后，其右翼部队于1月26日解放了托斯诺。1月28日，又解放了柳班。1月29日，解放了丘多沃。
至此，莫斯科至列宁格勒的铁路干线全线解放，德军对列宁格勒市的封锁彻底解除了。列宁格勒市以20响礼炮欢庆这一伟大的胜利。
列宁格勒市被困900天，先后有64.2万人饿死或冻死，2.1万人死于德军的轰炸和炮击。列宁格勒军民挫败了希特勒困死列宁格勒的狂妄阴谋，并将北方集团军群死死地牵制在西北战场上，有力地支援了苏军在中央和南方战场的胜利。
列宁格勒战役的伟大胜利证明，一个将军能赢得一次战役的胜利，但只有人民才能赢得全部战争的胜利。
至1月底，列宁格勒方面军和沃尔霍夫方面军摧毁了德军的北方壁垒，并向前推进了60公里左右，为解放列宁格勒州全境奠定了基础。
当苏军推进到德军卢加河防线时，苏军有可能切断德军第18集团军的退路。情况危急，德军统帅部下令：北方集团军群继续坚守卢加河防区，阻挡苏军的攻势；同时，要确保第18集团军退向后方必经的卢加-普斯科夫的交通线。
为此，德军统帅部从中央集团军群调来1个摩托化师和1个装甲师，增援第18集团军。屈希勒尔也从第16集团军调来1个步兵师，增援第18集团军。
就在屈希勒尔正在为如何防守卢加河防线而烦恼时，他遭遇了很多资深而富有经验的陆军将领一样的命运，2月1日，他被希特勒解除了军权。
事实上，希特勒对屈希勒尔的撤退早就不满了。希特勒认为屈希勒尔未执行统帅部的命令，是造成失败的主要原因。希特勒和往常一样，只在部下的行动中寻找失败的原因，而从不在自己的失误中寻找失败的原因。
希特勒派莫德尔上将继任北方集团军群总司令。从此，屈希勒尔再也没被启用过。当盟军占领德国以后，屈希勒尔被美军逮捕，并关进美军的战俘营。1948年10月28日，纽伦堡国际军事法庭以战争罪判处屈希勒尔20年徒刑。1951年，美国把屈希勒尔的刑期缩减为12年。1年多以后，他被释放了。从此，他一直隐居在加米施-帕滕基兴。1968年，屈希勒尔逝世。
1944年2月初，列宁格勒和沃尔霍夫两个方面军开始致力于突破德军的卢加河防线。列宁格勒方面军主要从3个方向进攻：第2突击集团军突击金吉谢普、纳尔瓦方向；第42集团军突击格多夫、红斯特鲁吉方向；第67集团军突击卢加方向。尽管道路条件非常糟糕，但苏军的推进速度仍然比较迅速。
2月1日，列宁格勒方面军第2突击集团军强渡卢加河，占领金吉谢普，追击败退的德军。2月3日，第2突击集团军强渡纳尔瓦河，攻入爱沙尼亚。
列宁格勒方面军第42集团军强渡卢加河以后，于2月4日占领格多夫。2月中旬，第42集团军到达普斯科夫湖和红斯特鲁吉一带。
列宁格勒方面军第67集团军于2月8日前，从西南和北面合围卢加河地区的德军。
与此同时，沃尔霍夫方面军第59集团军从东南扑向卢加河地区，由于德军顽抗到底，第59集团军的进攻速度迟缓。直到2月12日以前，第59集团军才抵达卢加河。第59集团军出动部分兵力攻打卢加市，其他兵力向南进攻。
沃尔霍夫方面军第8集团军进攻乌托尔戈什、红斯特鲁吉方向，并击退了德军多次反攻。
2月12日，在沃尔霍夫方面军第59集团军部分兵力和游击队的支援下，列宁格勒方面军第67集团军占领了卢加市。
2月15日，苏军彻底摧毁了德军的卢加河防线，德军向西败退。从1月31日至2月15日，列宁格勒和沃尔霍夫方面军在多个方向上推进50-120公里，到达纳尔瓦河、普斯科夫湖以北、谢列德卡、普柳萨、希姆斯克一带。
2月15日，沃尔霍夫方面军被撤销，所属各部队编入列宁格勒方面军。此时，苏军统帅部下令：列宁格勒方面军应以右翼部队解放纳尔瓦市，突破纳尔瓦筑垒地域，随后进攻波亚尔努方向、维利杨迪、瓦尔加方向、塔尔土、威鲁方向；以左翼部队追击普斯科夫、奥斯特罗夫方向的败退之敌，再转回普斯科夫，强渡韦利卡亚河，向里加方向进攻。
与此同时，波罗的海沿岸第2方面军的任务为：左翼2个集团军粉碎普斯托卡东南的德军防线，夺取伊德里察以北韦利卡亚河上的渡口，随后占领奥波奇卡、齐卢佩一带，再与列宁格勒方面军右翼部队协同，歼灭奥斯特罗夫的德军；右翼2个集团军牵制当面的德军。
2月下半月，苏军第2突击集团军扩大纳尔瓦河西岸的登陆场，使登陆场宽达35公里，纵深15公里。第42、第67集团军继续追击德军，从北面和东面进攻普斯科夫。
第8、第54集团军消灭了姆沙加河和舍郎河中间阵地的德军后，解放了波尔霍夫，进抵奥斯特罗夫。至此，列宁格勒方面军左翼部队粉碎了德军的抵抗，又向前推进了50-160公里，到达普斯科夫-奥斯特罗夫筑垒地域，但未能突破德军防守的筑垒地域。
与此同时，在伊德里察方向，波罗的海沿岸第2方面军对德军第16集团军形成了合围态势。由于苏军未能及时识破德军的撤退企图，德军得以进行了有组织的撤退。德军将大量部队撤到奥斯特罗夫以东、诺沃尔热夫、晋斯托什卡一带。德军在那里实施了有组织的抵抗，使苏军的推进受挫。
3月9日，列宁格勒方面军左翼部队进攻普斯科夫。激战一直持续到4月中旬，苏军才突破了普斯科夫以南的德军防线。苏军推进约13公里，切断了普斯科夫通往奥斯特罗夫的交通线。
从2月15日至3月中旬，苏军在600公里宽的正面上突破了德军的防线，将德军从列宁格勒州击退220-280公里。苏军在伊尔门湖以南向西推进约180公里，解放了列宁格勒州绝大部分地区和加里宁州的部分地区，并攻入爱沙尼亚。
列宁格勒方面军和波罗的海沿岸第2方面军未能向瓦尔加、威鲁、里加、卡拉萨等方向推进。但总的来说，苏军仍然取得了军事上具有重大意义的胜利，并为日后解放波罗的海沿岸国家创造了条件。
此后，列宁格勒方面军右翼部队和卡累利阿方面军开始了进攻卡累利阿地峡地区的战斗。
在长时间的炮火准备和航空火力准备后，6月10日晨，苏军第2l集团军率先发起进攻，一举突破了芬军防线。当天，苏军突破芬军第1道防御地带，推进了14公里，突破宽度为20公里。同时，苏军第23集团军也参加了进攻。
经过两天的激战，苏军向前推进了24公里，突破口正面宽度为40公里。6月13日，苏军抵达芬军第2道防御地带，但无法再向前突破。那里是卡累利阿地峡防御体系的核心，芬军修建的工事十分坚固。
芬军的主力集结在维堡公路一带，苏军决定将主攻方向转到左翼。6月14日，苏军向芬军第2道防御地带发起了猛攻。经过一番血战，6月17日前，苏军突破了第2道防御地带，并全速向芬军防线纵深和翼侧推进。芬军立即从南卡累利阿派来2个师又1个旅，增援维堡和武奥克萨河的守军。然而，芬军无力阻挡苏军装甲部队的强大攻势。
6月19日，苏军终于突破了芬军第3道防御地带和维堡外围的防御地带。6月20日，苏军占领维堡城，继续向维堡西北推进了十几公里。
苏军歼灭了武奥克萨河南岸的芬军，并占领河北岸的部分地区。苏军还配合波罗的海舰队，歼灭了维堡湾各岛屿的芬军。至此，苏军发起的卡累利阿地峡和维堡战役结束了。
与上述同时，卡累利阿方面军于6月21日强渡斯维尔河，突破芬军的主要防御地带，从拉多加湖向纵深推进了6公里。该方面军的一个部队还向梅德韦日耶哥尔斯克方向发动了进攻，向前推进约16公里。6月22日晚前，拉多湖附近的芬军开始向后面的第2道防御地带撤退。
6月23日清晨，苏军海军第70、第3旅在图克萨河与维德利察河之间成功登陆，切断了芬军后退的公路和铁路。芬军被迫从乡村土路撤退。
6月25日，苏军突破芬军第2道防御地带，攻克了奥洛涅茨城。6月28日，苏军占领了卡累利阿首府彼得罗扎沃茨克城。
7月，卡累利阿方面军仍在继续进攻。7月9日，苏军抵达洛伊莫拉地区。7月10日，苏军占领皮特凯兰塔。7月21日，苏军抵达伦贡瓦拉以东的苏芬边界线附近。
苏军经过艰苦的激战，战线于8月9日稳定在库达姆古巴、库奥利斯马、洛伊莫拉以东、皮特凯兰塔一线。
8月10日，斯维尔河-彼得罗扎沃茨克战役结束。
列宁格勒保卫战从1941年7月10日到1944年8月10日，历时三年零一个月，以苏军的伟大胜利而结束。