Перед наступлением командование 1-го Дальневосточного фронта получило приказ нанести главный удар силами двух общевойсковых армий, одного механизированного корпуса, одной кавалерийской дивизии из района Гродеково в общем направлении на Мулин — Муданьцзян, чтобы к двадцать третьему дню операции достигнуть рубежа Боли — Нингута — Дунцзинчэн — станция Саньчакоу. В дальнейшем войскам предстояло выйти на линию Харбин — Чанчунь — Ранан. С целью обеспечения их действий на этом направлении планировались два вспомогательных удара: один на севере, другой на юге.
В час ночи 9 августа началось наступление войск 1-го Дальневосточного фронта. Внезапности нападения способствовал проливной грозовой дождь. Противник был застигнут врасплох. Хотя японские гарнизоны и получили приказ о готовности к отражению возможного наступления, предпринять что-либо они не успели. Передовые батальоны, с которыми в качестве проводников шли группы пограничников, точно выходили к намеченным объектам и уничтожали долговременные сооружения противника. О роли пограничников свидетельствует тот факт, что за два дня, 9 и 10 августа, в Приморском пограничном округе только без вести пропали 14 человек. Замечу, что потери пограничников в общие сводки не включены и полностью до сих пор не посчитаны.
За передовыми частями перешли в наступление главные силы фронта. В полосе 35-й армии войска форсировали реки Уссури и Сунгари и в тот же день прошли 10 км. Боевые действия войск 1-го Дальневосточного фронта затруднялись тем, что они велись в тайге и при полном бездорожье. Для движения артиллерии, танков и автомобилей прокладывались колонные пути, для устройства которых создавались отряды, куда входили несколько танков, подразделения автоматчиков и саперов. Танки валили деревья, а автоматчики и саперы растаскивали их и расчищали путь шириной до 5 м, затем дороги совершенствовались специальными частями.
Для ликвидации групп противника, окруженных в отдельных узлах сопротивления и опорных пунктах, оставлялись подразделения с артиллерией и авиацией. Японские гарнизоны этих пунктов оказывали ожесточенное сопротивление вплоть до 26 августа.
Главные силы фронта в трудных условиях горно-лесистой местности за двое суток на отдельных направления продвинулись на 75 км и овладели центрами укрепрайонов Хутоу, Пограничная, Дуннин и другими населенными пунктами. Активную помощь наземным войскам оказывала фронтовая авиация. Она наносила массированные удары по городам Хутоу, Чанчунь и Муданьцзян. Истребительная авиация надежно прикрывала свои войска с воздуха. Японские же самолеты лишь изредка, в основном по одному, реже небольшими группами, осмеливались пересекать линию фронта.
Чтобы прикрыть подступы к Центральной Маньчжурии, японское командование сосредоточило основное внимание на удержании рубежа по рекам Мулинхэ и Муданьцзян, и особенно города Муданьцзян. Здесь оборонялись войска 5-й японской армии в составе 5 пехотных дивизий, усиленных артиллерией. Подступы к Муданьцзяну прикрывались многочисленными долговременными железобетонными сооружениями, насыщенными пулеметами и артиллерией.
На муданьцзянском направлении наступали войска ударной группировки фронта — 1-я Краснознаменная и 5-я армии. С воздуха их поддерживали соединения бомбардировочной и штурмовой авиации, которые наносили эффективные удары по узлам сопротивления противника, отступающим войскам и подходящим резервам. 59-й стрелковый корпус 1-й армии с 75-й танковой бригадой сломил упорное сопротивление японцев в районе станции Машаньчжань и овладел крупным узлом дорог — городом Линькоу, в результате чего Муданьцзян был отрезан с севера.
26-й стрелковый корпус с 257-й танковой бригадой, уничтожая отдельные группы японцев, передовым отрядом форсировал реку Муданьцзян и ворвался с севера в город Муданьцзян. Здесь начались ожесточенные бои, доходящие до рукопашных схваток. Одновременно войска 5-й армии прорвали сильно укрепленную оборонительную полосу противника, овладели городом Мулин и развили наступление на Муданьцзян с востока.
Понимая важное оперативно-стратегическое значение Муданьцзяна, японцы принимали все меры к тому, чтобы удержать город в своих руках и этим воспрепятствовать продвижению советских войск в Центральную Маньчжурию. Японское командование перегруппировало свои войска с целью усиления муданьцзянской группировки. В результате этого только в полосе 5-й армии действовало 10 артиллерийских и 11 минометных батарей. На подступах к городу японцы заблаговременно подготовили оборону. Бои за Муданьцзян приняли напряженный характер.