Потеряв оборонительный рубеж на Березине, немецкие войска совершали отход, все более обнажая фланг и тыл своей группировки, действовавшей против 2-го Белорусского фронта. Пытаясь избежать полного разгрома группы армий «Центр», командование противника начало переброску из Польши и Восточной Пруссии в район Минска охранных и полицейских полков, принимало меры к усилению обороны в Минском укрепленном районе. Придавая огромное значение железной дороге Минск – Молодечно как важнейшей коммуникации, оно к 3 июля сосредоточило в районе Молодечно 17-ю пехотную дивизию, перегруппированную из полосы группы армий «Север». Однако все прибывшие резервы вводились в сражение разновременно, отдельными группами и не могли решительно повлиять на изменение оперативной обстановки.
2 июля советские войска отрезали минской группировке противника большинство путей для отступления. Были взяты населенные пункты Вилейка, Жодино, Логойск, Смолевичи, Красное. Тем самым немцы оказались отрезанными от всех основных коммуникаций.
В ночь на 3 июля командующий 3-м Белорусским фронтом И. Д. Черняховский отдал приказ командующему 5-й гвардейской танковой армией П. А. Ротмистрову во взаимодействии с 31-й армией и 2-м гвардейским Тацинским танковым корпусом атаковать Минск с северного и северо-западного направления и до конца дня 3 июля полностью овладеть городом.
Утром 3 июля 2-й гвардейский танковый корпус с передовыми отрядами, выделенными от стрелковых дивизий 31-й армии, завязали бои на северо-восточных и восточных окраинах Минска и первыми ворвались в город. Преодолев противодействие двух пехотных полков, поддержанных танками и штурмовыми орудиями, их подразделения к 7 часам 30 минутам прорвались в центр Минска. Через два часа части 2-го гвардейского танкового корпуса, 31-й и 5-й гвардейских танковых армий в ходе совместных действий полностью освободили столицу Белорусской ССР от захватчиков.
Также успешно действовали войска 1-го Белорусского фронта, которые преследовали противника на Минском и Барановичском направлениях. 1-й гвардейский танковый корпус в ночь на 3 июля обошел Минск с юга и вышел на юго-восточную окраину города, где соединился с войсками 3-го Белорусского фронта. Так было завершено окружение основных сил 4-й армии и отдельных соединений 9-й армии (всего 105 тыс. человек).
В направлении Минска одновременно наступали и войска 2-го Белорусского фронта под командованием генерал-полковника Г. Ф. Захарова. Они сковывали, дробили и уничтожали соединения противника, не давали им возможности оторваться и быстро отойти на запад. Так, в период с 29 июня по 4 июля войска 2-го Белорусского фронта, преследуя врага, продвинулись с боями по труднодоступной местности на 150 км, форсировали реки Друть и Березина, взяли в плен более 3 тыс. человек, захватили большое количество военной техники и имущества.
Советская авиация, прочно удерживая господство в воздухе, наносила мощные удары по противнику, дезорганизовывала планомерное отступление его войск, препятствовала подходу резервов.
Большую помощь войскам оказали партизанские формирования, которые с 29 июня по 4 июля во взаимодействии с регулярными войсками участвовали в захвате ряда населенных пунктов. Они обеспечивали советские части проводниками и разведывательными данными о группировках и рубежах обороны вражеских войск, оказывали помощь в восстановлении мостов и переправ, осуществляли диверсии в тылу врага на его основных коммуникациях. Кроме того, устраивали засады на путях отхода противника, громили его штабы и отдельные части, уничтожали автотранспорт и обозы, спасали население от истребления, а города и деревни – от разрушения и сожжения.
Таким образом, в результате наступления советских войск по сходящимся направлениям на Минск столица Белорусской ССР была освобождена от вражеских формирований на четыре дня ранее намеченного срока. 4 июля войска 3-го и 1-го Белорусских фронтов достигли линии о. Нарочь-Сморгонь-Красное-Столбцы-Клецк. Войска 1-го Прибалтийского фронта, обеспечивавшие проведение Минской операции с севера, к этому времени вышли западнее Дретунь-Козяны– о. Мядель. Ликвидация окруженной немецкой группировки была осуществлена в период с 5 по 12 июля войсками 33-й армии, частью сил 50-й и 49-й армий 2-го Белорусского фронта. Противник потерял свыше 70 тыс. человек убитыми и около 35 тыс. пленными (в том числе 12 генералов) [2, с. 153].