Войскам 3-го Белорусского фронта директивой Ставки от 4 июля была поставлена задача: главными силами наступать в общем направлении на Вильнюс, Каунас и не позднее 10–12 июля освободить Вильнюс и Лиду, в дальнейшем выйти к Неману и захватить плацдарм на его западном берегу. Справа 1-й Прибалтийский фронт наносил удар на шяуляйском направлении; слева войска 2-го Белорусского наступали на Гродно.
Войска 3-го Белорусского фронта приступили к проведению Вильнюсской операции
без оперативной паузы, имея все армии в первом эшелоне. Наступление развивалось стремительно. Сплошного фронта обороны противник не имел и оказывал противодействие лишь отдельными подошедшими соединениями и остатками разбитых частей. Немецкое командование пыталось остановить продвижение советских войск на заранее подготовленном рубеже Даугавпилс, Вильнюс, Лида, на котором сосредоточивало отступавшие и вновь прибывающие части и соединения. Сильные позиции были созданы в районе Вильнюса.Командование группы армий «Центр» заранее подготовило город к обороне и стянуло к нему отступающие части 3-й танковой армии генерала Рейнгардта. Гарнизон города насчитывал 12–15 тысяч солдат и офицеров. Кроме того, в ходе боевых действий эта группировка была усилена за счет вновь прибывших соединений.
Чтобы упредить противника, Черняховский с рассветом 4 июля повернул 5-ю гвардейскую танковую армию на столицу Литвы. 5 июля войска 3-го Белорусского фронта овладели важным транспортным узлом Молодечно. 7 июля танкисты Ротмистрова вышли к Вильнюсу и сковали немецкую группировку с фронта. 8 июля с северо-востока начала наступление на город 5-я армия Крылова, усиленная 3-м гвардейским механизированным корпусом генерал-лейтенанта В.Т. Обухова. Они обошли Вильнюс с севера, пробились к реке Вилия и перерезали железную дорогу на Каунас. 11-я гвардейская армия обошла город с юга и соединилась с дивизиями Крылова. 9 июля город был полностью блокирован советскими частями. Армии Черняховского немедленно рванули на Каунас и Сувалки. Тем временем 31-я армия генерала Глаголева взяла Лиду.
Одновременно развернулись бои по уничтожению окруженных немецких войск. Противник, стремясь деблокировать окруженную группировку, сосредоточил до 150 танков и штурмовых орудий, полк мотопехоты и предпринял несколько контратак из районов Майшёгала и западнее Вевиса. Пытался вырваться из окружения и гарнизон Вильнюса, усиленный парашютным десантом в 600 человек, высаженным 10 июля в 6 км западнее города.
Однако все эти попытки оказались безуспешными. Две «пятые» армии — Крылова и Ротмистрова — пресекли все попытки противника спасти вильнюсский гарнизон под командованием генерала Штагеля от капитуляции.
Большую роль в операции сыграла 1-я воздушная армия. Особенно активными были действия авиации с 7 по 13 июля. Непосредственно перед штурмом города 163 самолета Пе-2 и 51 Ил-2 нанесли бомбоштурмовой удар по основным узлам сопротивления противника, чем способствовали овладению Вильнюсом. В последующие дни основные усилия 1-й воздушной армии были сосредоточены на поддержке войск при форсировании реки Неман. В ходе напряженных шестидневных боев советские войска уничтожили окруженную группировку и 13 июля овладели Вильнюсом.
В период боев за Вильнюс войска Галицкого и Глаголева, продолжая наступать на запад, вышли к реке Неман и захватили несколько плацдармов на его левом берегу. Общий фронт форсирования в районе Алитуса и к югу от него составил 70 км, глубина захваченных плацдармов доходила до 7–10 км. Стремясь не допустить расширения плацдармов, немецкое командование подтянуло в этот район крупные резервы. Кавалерийский корпус генерала Осликовского завязал бои за Гродно. Здесь советские войска также столкнулись с резервами противника. Сломить их сопротивление с ходу не удалось, и Гродно был освобожден лишь 16 июля.
К 20 июля войска 3:го Белорусского фронта продвинулись на глубину до 210 км со средним темпом 13–16 км в сутки. В результате Вильнюсской операции были созданы благоприятные условия для выхода войск фронта к границам Восточной Пруссии. До конца июля армии Черняховского вели бои по упрочению плацдармов на западном берегу Немана.
Войска 2-го Белорусского фронта, преследуя разгромленного под Минском противника, должны были без какой-либо оперативной паузы нанести удар в направлении Новогрудок, Волковыск, Белосток, не позднее 12–15 июля овладеть районом Новогрудок и выйти на реки Неман, Молочадь; в дальнейшем овладеть Волковыском и наступать на Белосток. Ставка передала фронту 3-ю армию Горбатова, а 33-я армия перешла в подчинение Черняховского.
На первом этапе Белостокской операции
за десять дней армии генерала Захарова, уничтожая арьергарды разбитых под Минском соединений противника и громя его подходящие резервы, продвинулись с боями на 230 км и, форсировав реки Березина, Свислочь, Щару и Неман, вышли на рубеж Гродно, западнее Волковыска.