Три армии Ленинградского фронта, сосредоточенные на Нарвском участке фронта, получили приказ активизировать свои действия и не допустить переброски немецких войск из Прибалтики на Карельский перешеек.
За несколько дней до наступления советское командование распространило дезинформацию о крупном наступлении наших войск в районе Нарвы. Были созданы ложные радиосети и проведён ряд иных мероприятий.
9 июня 1944 г. в 8 ч 30 мин артиллерия Ленинградского фронта совместно с береговой и корабельной артиллерией приступила, согласно плану, к разрушению оборонительных сооружений противника на Карельском перешейке. На 20-километровом участке фронта перед позициями 21-й армии плотность огня сухопутной артиллерии достигала 200–220 орудий и миномётов (в среднем 120 орудий без противотанковых пушек).
От артиллерии флота огонь на разрушение вели шесть батарей Кронштадта, шесть батарей железнодорожной артиллерии, два орудия (406-мм и 356-мм) Научно-исследовательского морского артиллерийского полигона (НИМАП), орудия линейного корабля и двух крейсеров. Огонь на разрушение длился 12 ч 55 мин (до 21 часа). При этом артиллерия флота израсходовала 2176 снарядов.
В первый день операции разрушались долговременные оборонительные сооружения финнов на всю глубину их первой полосы обороны. Одновременно со стрельбой на разрушение береговая артиллерия (6 стационарных батарей Кронштадта и 13 батарей железнодорожной артиллерии) вела огонь на подавление активно действующих неприятельских батарей.
Позже Маннергейм напишет в своих мемуарах, что гром советских тяжёлых орудий был слышен в Хельсинки на расстоянии 220–270 км.
С начала операции в ней участвовали 158 истребителей, 298 штурмовиков, 265 бомбардировщиков и 20 разведчиков 13-й воздушной армии и авиации Балтийского флота. 9 июня было произведено свыше 1100 самолёто-вылетов.
10 июня в 6 часов утра артиллерия и авиация Ленинградского фронта и Балтийского флота приступили к артиллерийской и авиационной подготовке наступления сухопутных войск. В ней участвовали 3 эсминца, 4 канонерские лодки, 21 артиллерийская батарея Кронштадтского и батареи Ижорского сектора береговой обороны, 15 артиллерийских батарей 1-й гвардейской морской железнодорожной артиллерийской бригады. Морская артиллерия вела огонь по укреплениям финнов в районе Белоострова и его командным и наблюдательным пунктам.
За 3 ч 15 мин было проведено шесть огневых налётов по главной полосе обороны противника с чередованием методического огня. После окончания артиллерийской подготовки артиллерия осуществляла поддержку наступавших войск. Быстрое продвижение наших соединений чрезвычайно усложнило ведение артогня, так как приходилось непрерывно уточнять положение своих войск перед стрельбой и во время её.
О силе артиллерийского огня и бомбовых ударов авиации 9—10 июня 1944 г. говорят следующие данные. Только на небольшом участке в районе Белоострова было уничтожено 130 дотов, дзотов, бронированных колпаков и других оборонительных сооружений. Почти все проволочные заграждения были снесены, противотанковые препятствия разрушены, минные поля уничтожены, траншеи вспаханы, причинён большой урон в живой силе. Как показали пленные, финны потеряли в этот день около 70% состава частей, занявших траншеи после нашей артподготовки.
В составе 21-й армии находились 31-й и 260-й отдельные гвардейские танковые полки прорыва. Всего 43 тяжёлых танка (КВ-1 и «Черчилль»). Кроме того, в других частях имелось 62 танка Т-34/76, а также 52 САУ — 31 тяжёлая и 21 лёгкая.
В составе 23-й армии был 46-й отдельный гвардейский полк прорыва (21 танк КВ-1 и КВ-1C), а также 98-й самоходно-артиллерийский полк (21 СУ-76).
Кроме того, для развития успеха распоряжением командующего фронтом были созданы две подвижные группы в составе: первая группа — 152-й танковой бригады и 26-го гвардейского тяжёлого танкового полка (21 танк ИС-2); 2-я группа — 1-я гвардейской танковой бригады и 27-го гвардейского тяжёлого танкового полка (21 танк ИС-2).
Позже в бой была введена и 30-я танковая бригада, которая фактически составила третью подвижную группу.
Решением командующих 21-й и 23-й армий танковые части должны были распределяться по стрелковым корпусам для действия их в качестве танков непосредственной поддержки пехоты. Так, в 21-й армии с пехотой 97-го стрелкового корпуса действовали 226-й танковый полк и 396-й самоходно-артиллерийский полк. Все тяжёлые танки (30-го и 260-го танковых полков) и 1439-й самоходно-артиллерийский полк были приданы 30-му гвардейскому стрелковому корпусу. 109-му стрелковому корпусу были приданы 185-й танковый полк и 1222-й самоходно-артиллерийский полк.
Танки 21-й армии в период артподготовки выдвинулись на исходные позиции и за 20 минут до её окончания пошли в атаку вместе с пехотой.
В течение первого дня наступления финны несколько раз вводили в бой резервные части и пытались контратаковать, но все их атаки были отражены. Войска 21-й армии форсировали реку Сестру и к исходу дня вышли на рубеж Каллелова, Хапола, Куонкала. Наибольшего успеха в этот день добились КВ и «Черчилли», приданные 30-му гвардейскому корпусу. К 12 часам дня 10 июня корпус продвинулся на 8–9 км, а к исходу дня — на 14–17 км, осуществив прорыв по фронту шириной 20 км. Соседние 97-й и 109-й стрелковые корпуса несколько отстали.
11 июня в наступление включилась и 23-я армия, которая наступала силами 98-го стрелкового корпуса. В 15 часов 11 июня в состав 23-й армии был передан правофланговый 97-й корпус 21-й армии. А взамен 21-я армия получила 108-й стрелковый корпус из резерва Ленинградского фронта. К исходу дня 11 июня 97-й и 98-й стрелковые корпуса 23-й армии вели бои на рубеже Терлолово — Хирели. 21-я армия силами 30-го гвардейского корпуса овладела Хирели, Матилла и вела бой за Икола. 109-й корпус занял Келломени, Райволу и Териоки.
10—11 июня была разгромлена 10-я финская пехотная дивизия. Её остатки бежали на линию Ваммелсуу — Тайпале, а затем были отведены в тыл для пополнения и переформирования.
10 июня Маннергейм приказал срочно перебросить на Карельский перешеек 4-ю пехотную дивизию и 3-ю пехотную бригаду из восточной Карелии. 12 июня Маннергейм приказал отправить на Карельский перешеек 17-ю дивизию и 20-ю бригаду.
К этому времени советское командование ввело в бой обе подвижные группы с двумя полками ИС-2. К сожалению, наши штабисты, то ли из-за соображений секретности, то ли из-за традиционного разгильдяйства, не сообщили войскам о появлении новых, ранее неизвестных им «ИСов». В результате танки Т-34 из 98-го танкового полка внезапно наткнулись на танки ИС-2 из 27-го танкового полка. Какой-то младший командир на Т-34 истошно заорал по радио: «тигры!!!» и открыл огонь. Его немедленно поддержали и другие Т-34. Через несколько минут всё выяснилось, но к этому времени горело три ИС-2.
На рассвете 14 июня, после мощной артиллерийской подготовки (на полосе наступления 23-й армии — 55 минут, а 21-й армии — 90 минут) советские войска начали штурм второй линии обороны противника. Атаки на побережье Финского залива были отбиты, но у деревни Куутерселькя наши войска прорвали фронт.
