Замысел советского командования заключался в том, чтобы силами 56-го стрелкового корпуса, поддерживаемого 255-й авиадивизией, прорвать с фронта оборону Котонского укрепрайона и, стремительно продвигаясь по восточному побережью острова в направлении на Тойохара (административный центр Южного Сахалина), во взаимодействии с морскими десантами 113-й стрелковой бригады и 365-го батальона морской пехоты, которые должна была высадить в тылу противника Северная Тихоокеанская флотилия, уничтожить вражескую группировку и овладеть Южным Сахалином. В процессе подготовки операции по непонятным причинам штабы 56-го стрелкового корпуса и Северо-Тихоокеанской флотилии не только не обменялись представителями, но и не проинформировали друг друга о намечаемых действиях и результатах проведённой разведки. В итоге командование флотилии, планируя высадку морского десанта, не имело достоверных данных о противнике и организации противодесантной обороны побережья Южного Сахалина. С началом боевых действий командующий флотилией не получил никакой информации о развитии событий на сухопутном направлении и не мог выбрать наиболее удобное время для высадки десанта.
Командир 88-й японской пехотной дивизии генерал-лейтенант Минэки, находившийся в Тойохара, узнал о начале войны с Советским Союзом в 5 часов утра 9 августа из сообщений американского радио. Надо признать, японский генерал не растерялся, а немедленно приказал войскам, находившимся на границе, в соответствии с заранее разработанным планом занять позиции и подготовиться к обороне. Приказ, правда, дошёл не до всех: передовые пограничные наблюдательные посты с 6 часов утра 9 августа подверглись непрерывному артиллерийскому обстрелу, в результате чего была нарушена связь. Пограничная застава Хандаса утром 9 августа была блокирована двумя стрелковыми батальонами 56-го стрелкового корпуса и советскими пограничниками. После трёх суток боёв застава была взята, её гарнизон уничтожен (в плен было взято всего 6 японцев).
Активные боевые действия советских войск начались в ночь на 11 августа ударами морской авиации по объектам Эсутору, Торо, Усиро и Котона. Утром в наступление перешли части 56-го стрелкового корпуса и 214-й танковой бригады, которым пришлось продвигаться вдоль единственной грунтовой дороги, связывавшей Северный Сахалин с Южным и проходившей между труднодоступными отрогами гор и заболоченной долиной р. Поронай. Противник оказывал ожесточённое сопротивление, переходил в контратаки. Мелкими группами и даже в одиночку японцы устраивали засады вдоль дорог с минированием местности. Однако в ночь на 13 августа 179-й стрелковый полк 79-й стрелковой дивизии, наступавшей в первом эшелоне 56-го стрелкового корпуса, преодолел считавшийся непроходимым заболоченный район и вышел к г. Котон – в тыл вражеских укреплений. К исходу 15 августа части 79-й стрелковой дивизии взяли Котон, вышли к главной полосе Харамитогского укрепрайона и начали её штурм. Решающую роль в прорыве должна была сыграть артиллерия 56-го корпуса, однако артиллерийские части выдвигались на огневые позиции с опозданием, грузовики с боеприпасами отставали. В итоге советские танки и противотанковая артиллерия вынуждены были вести огонь прямой наводкой по амбразурам и артиллерийским позициям японцев. Корпус продолжал топтаться в районе государственной границы, хотя по плану операции он должен был проходить ежедневно по 30 км.
Командующий Северо-Тихоокеанской флотилией контр-адмирал В. А. Андреев, чтобы ускорить продвижение сухопутных войск на Южном Сахалине, решил на свой страх и риск высадить в тылу японцев – в порту Торо 365-й отдельный батальон морской пехоты, о чём и сообщил командующему 2-м Дальневосточным фронтом генералу армии М. А. Пуркаеву. В 13 часов 30 минут в штаб флотилии пришла телеграмма за подписью заместителя начальника штаба 2-го Дальневосточного фронта, гласившая: «В связи с тем, что 56-й стрелковый корпус от намеченного Вами района высадки десанта находится на удалении около 200 км… командующий войсками фронта пока не рекомендует Вам выбрасывать десант, так как он ввиду своей малочисленности, даже при условии усиления его батальоном 113-й бригады, может подвергнуться удару превосходящих сил противника со стороны Найро». Три с половиной часа спустя, уже от Военного совета 2-го Дальневосточного фронта, была получена новая телеграмма: «Ожидается капитуляция Японии. В целях использования благоприятной обстановки в момент капитуляции необходимо овладеть южной частью острова Сахалин силами Северной Тихоокеанской флотилии с одним-двумя батальонами 113-й стрелковой бригады. В Совгавани подготовить десант для захвата порта Маока».