Противник усиливал оборону на венском направлении, которая включала три оборонительные полосы и ряд промежуточных рубежей. Главная полоса имела глубину 5–7 километров. В 10–20 километрах от переднего края была подготовлена вторая полоса обороны. В оперативной глубине, вдоль левого берега реки Раба, ширина которой достигала 50 метров, готовился промежуточный рубеж с сильными предмостными укреплениями в районе переправ. Третья полоса проходила вдоль венгеро-австрийской границы. В крупные узлы сопротивление были превращены приграничные города Брук, Шопрон, Кёсег. В инженерном и огневом отношениях хорошо была подготовлена к обороне столица Австрии. Оборона Вены включала внешний и внутренний обводы и укрепления внутри города. Общая глубина обороны достигала 210 километров. Но войска занимали в основном лишь первый рубеж.
Местность, на которой предстояло действовать советским войскам, пересекали покрытые лесом отроги гор Вертешь и Баконь и многочисленные реки. Самая крупная из них — Дунай — разделяла район боевых действий на два участка. Наиболее удобным для наступления было направление Секешфехервар, Папа, Шопрон, Вена.
В составе 2-го и 3-го Украинских фронтов существенных перемен не произошло. Линия фронта, за исключением района вклинения 6-й танковой армии СС, оставалась почти без изменений.
40-я, 53-я, 7-я гвардейская армии и 1-я гвардейская конно-механизированная группа 2-го Украинского фронта, а также оперативно подчиненные ему 1-я и 4-я румынские армии продолжали действовать в южных районах Словакии. 46-я армия со 2-м гвардейским механизированным корпусом действовала южнее Дуная между Эстергомом и Гантом. Во втором эшелоне фронта, западнее Будапешта, находилась 6-я гвардейская танковая армия.
Войска 3-го Украинского фронта — 9-я и 4-я гвардейские, 27, 26, 57-я и 1-я болгарская армии — занимали рубеж Гант, озеро Веленце, Шимонторнья, озеро Балатон, Бабоча, Торянц.
В операции, проводимой двумя фронтами, должны были принять участие 64 стрелковые, 3 кавалерийские дивизии, 3 танковых, 3 механизированных, один кавалерийский корпуса — 745 тысяч человек, 12 200 орудий и минометов, 1218 танков и самоходных установок, около 1000 самолетов. Согласно директиве Ставки, составленной с учетом настойчивых предложений штаба 3-го Украинского фронта и рекомендаций маршала Тимошенко, главная роль во взятии Вены отводилась войскам Толбухина.
Наступление началось в установленный Ставкой срок — во второй половине дня 16 марта. Ударная группировка фронта, построенная в два эшелона, имела в своем составе 18 стрелковых дивизий, 3900 орудий и минометов, 197 танков и САУ. На направлении главного удара были созданы артиллерийские плотности 170–180 стволов на километр. Ближайшей задачей 9-й и 4-й гвардейских армий было прорвать оборону севернее Секешфехервара, выйти в район Варпалота, Веспрем и совместно с войсками 27-й и 26-й армий окружить и уничтожить танковую армию Дитриха. В дальнейшем предполагалось продвигаться в направлении Папа, Шопрон. Войска левого крыла должны были перейти в наступление южнее озера Балатон с задачей разгромить 2-ю танковую армию в районе Надьканижи.
С воздуха действия наземных войск обеспечивали 837 самолетов 17-й воздушной армии.
К исходу 16 марта продвижение гвардейцев Глаголева и Захватаева не превышало 3–6 километров, в том числе из-за отсутствия в боевых порядках танков непосредственной поддержки пехоты. Бои было приказано не прекращать и ночью, хотя Константин Симонов считал такие импровизации фикцией:
«Я не раз успел убедиться, что в тех случаях, когда наступление не назначается специально ночью, а уж идет с самого утра и до ночи, ночью все равно, какие там ни будь приказы, солдаты, как правило, не воюют. И обычно утренние доклады о том, насколько части продвинулись за ночь, зависят не от того, насколько они действительно продвинулись, а гораздо в большей мере от добросовестности начальников, делающих эти доклады, от большей или меньшей меры их правдивости перед лицом вышестоящих».
Учитывая обстановку, Ставка передала Толбухину 6-ю гвардейскую танковую армию, имевшую в строю 423 единицы бронетехники. Армию следовало использовать для развития наступления правого крыла и разгрома танковой группы противника совместно с войсками 27-й армии.