Действия 2-й ударной армии, насчитывавшей почти 140 тысяч человек, поддерживали 2100 орудий и минометов, более 500 реактивных установок М-8 и М-30 и 217 танков. Здесь были сосредоточены 2-я артиллерийская дивизия РВГК, две тяжелые гвардейские минометные бригады М-30 и четыре гвардейских минометных полка М-13.
8-я армия генерала Старикова, численностью свыше 52 тысяч бойцов и командиров, своими правофланговыми соединениями — 80, 265, 286 и 364-я дивизии и 73-я морская стрелковая бригада — должна была прорвать оборону противника на участке Гайтолово, Мишино и наступать в направлении Тортолово, поселок Михайловский. Их поддерживали 785 орудий и минометов и 92 танка в составе 25-го полка прорыва, 107-го и 502-го танковых батальонов.
Против двух армий Волховского фронта оборонялись 227-я пехотная дивизия (без одного полка), 1-я пехотная, 374-й полк 207-й охранной дивизии и 425-й полк 223-й пехотной. Оборонительный рубеж противника проходил от деревни Липка через Рабочий поселок № 8, рощу Круглая, Гайтолово, Мишино, Вороново и далее южнее. По переднему краю шла сплошная траншея, прикрытая минными полями, надолбами и проволочными заграждениями, на некоторых участках была отрыта и вторая. Там, где болотистая местность не позволяла углубиться в землю, немцы возвели ледяные и насыпные валы, поставили двухрядные бревенчатые заборы. В особо мощные узлы сопротивления были превращены Липка, Рабочий поселок № 8, роща Круглая, деревни Гайтолово и Тортолово.
В ночь перед наступлением советская авиация нанесла массированные удары по позициям противника в полосе прорыва, аэродромам и железнодорожным узлам. Во всех полках, батальонах и ротах провели собрания и митинги.
В 9.30 12 января одновременно ударили 4800 стволов. Артиллерийская подготовка в полосе 67-й армии длилась 2 часа 20 минут и 1 час 45 минут — во 2-й ударной. Стена огня и дыма, поднявшись над немецкими позициями, закрыла весь горизонт. Под занавес, несмотря на неблагоприятные метеоусловия, тысячи бомб сбросила авиация 13-й и 14-й воздушных армий. В 11.15, включив на полную громкость «Вставай, страна огромная…», перешли в наступление волховские дивизии. Спустя 35 минут на невский лед под звуки «Интернационала» и прикрытием огневого вала скатились передовые части ленинградцев.
Каждой советской дивизии первого эшелона был нарезан трехкилометровый участок прорыва, одной стрелковой дивизии с приданным ей танковым батальном противостоял один немецкий полк. Началась знаменитая русская атака: густыми цепями, волна за волной, до последнего солдата:
«Сомкнутым строем на одной линии они быстро шли через Неву по абсолютно ровному, покрытому снегом льду. Между ними было меньше метра. Впереди настоящие богатыри — моряки Краснознаменного Балтийского флота, за ними едва поспевали отряды саперов со своими миноискателями (действительно в дивизиях 67-й армии штурмовые группы комплектовались из моряков).
В окопах у Марьино бойцы 2-го батальона 401-го гренадерского полка наблюдали ту же картину. «Они сошли с ума», — говорили там. Стрелки 240-го мотоциклетного эскадрона, державшие позицию на берегу справа от больницы Городка, кричали друг другу: «Они думают, что убили нас всех!» И еще крепче ухватились за свои пулеметы…
Страшный вал огня русской артиллерии продвинулся далеко вглубь. Передовые наблюдатели немецкой артиллерии тем временем склонились над рациями, вызывая свои батареи и полки, передавая им новые цели: «Заградительный огонь в квадрат…» Через мгновение снаряды полевых гаубиц и орудий завыли поверх немецких позиций и обрушились на лед Невы, завеса огня и стали опустилась перед немецкими опорными пунктами… Застучали немецкие пулеметы. Ударили минометы, защелкали ружейные выстрелы. Как подкошенные, нападавшие упали на лед. Многие снова поднялись. Побежали. «Ура!» Но только несколько человек достигли обледеневшего берега реки. Там они попали под прицельный огонь немецких пехотинцев. Они укрылись или погибли.
На льду появилась вторая волна. Третья, четвертая и пятая.
Перед больницей и электростанцией на Неве большими черными грудами лежали убитые и раненые. Волна за волной захлебывались, в основном даже не доходя до разбитых стальных балок в крутом берегу».
Советские командиры, изучавшие оборону противника по фотосхемам, почти сразу «натолкнулись на неожиданности». На правом фланге, на участке наступления 45-й гвардейской стрелковой дивизии, которой командовал Герой Советского Союза генерал-майор А.А. Краснов, артиллеристы не сумели подавить долговременные огневые точки противника, поскольку не подозревали об их существовании. При форсировании реки полки понесли большие потери, из 30 машин 118-го отдельного танкового батальона противоположного берега достигло менее половины. За день упорных атак на позиции 399-го пехотного полка полковника Гризбаха дивизия Краснова овладела лишь небольшими участками первой оборонительной линии и незначительно расширила Невский плацдарм. Бои приняли затяжной характер.