Завершение подготовки нового наступления Красной армии ознаменовало вступление войны в решающий этап: 1 февраля – 13 марта 1940 г.[541]
. С начала февраля советское командование приступило к прощупыванию обороны финнов на Карельском перешейке. 1–3 февраля в районе Суммы после массированной артиллерийской и авиационной подготовки советские войска штурмовали линию Маннергейма, но существенных успехов не достигли. В ходе боев 5 февраля после многочасовой артподготовки значительная часть финских укреплений была уничтожена, хотя фронт и не был прорван. 6 февраля атаки продолжались, и лишь ввод в действие тактических резервов финнов позволил им удержать фронт. 7 февраля бои затихли, и советская сторона ограничилась лишь артобстрелом противника. Генеральное наступление войск Северо-Западного фронта началось 11 февраля с почти 3‐х часовой артиллерийской и авиационной подготовки. Советские войска наносили главный удар на фронте Сумма – Ляхде, хотя бои шли почти по всему фронту. Уже в первый день наступавшим удалось вклиниться в финскую оборону на 1–1,5 км. Через три дня глубина прорыва достигла 4 км, и советское командование решило нарастить силу удара. К вечеру 14 февраля в обороне финнов была пробита брешь в 4 км по фронту и в 8—10 км в глубину. 15 февраля маршал К. Маннергейм отдал приказ отвести войска на вторую оборонительную линию, а советские части продолжали расширять прорыв. 14–16 февраля войска 13‐й армии также прорвали фронт, и центральная часть линии Маннергейма была преодолена.В ночь на 17 февраля финские войска начали отход, а темп продвижения советских частей возрос до 6—10 км в сутки. К 21 февраля советские войска вышли ко второй полосе линии Маннергейма и захватили город Койвисто и побережье Выборгского залива. На второй позиции фронт временно стабилизировался, и 26 февраля финны решились бросить в контратаку 15 своих танков, большая часть которых была потеряна без всякого результата. В итоге финское командование решило вновь отвести войска на тыловой рубеж. 28 февраля советские войска возобновили наступление по всему фронту и начали продвигаться вслед за отходящим противником к Выборгу, на подступы к которому они вышли к 3 марта. Войска 7‐й армии охватывали Выборг с двух сторон. Обходивший город с востока 50‐й стрелковый корпус в районе Сайменского канала попал в зону затопления, которую пришлось форсировать, прежде чем войска приблизились к финским укреплениям. С запада действовали войска 28‐го и 10‐го стрелковых корпусов, которые 4–8 марта по льду перешли Выборгский залив и, несмотря на ожесточенное сопротивление противника, захватили плацдармы на его северном берегу и перерезали шоссе Выборг – Хельсинки.
Тем временем восточнее Ладожского озера противники также активизировали свои операции. Усиление советских войск привело к созданию 12 февраля еще одной – 15‐й – армии из соединений южной группы 8‐й армии. Эти войска вновь получили приказ прорваться к Сортавале, но эта задача так и не была выполнена. Попытки деблокады 18‐й и 168‐й стрелковых дивизий также не удались. 18–29 февраля финны разгромили 18‐ю дивизию, хотя часть личного состава пробилась к своим. Несмотря на некоторое продвижение вперед советским войскам не удалось нанести противнику решительное поражение. Севернее 54‐я дивизия продолжала сражаться в окружении до конца войны, к 122‐й стрелковой дивизии подошла 88‐я дивизия, а 52‐я дивизия 7 марта заняла Наутси.
Но главные события происходили на Карельском перешейке, где войска 7‐й армии 7–9 марта прорвались к окраинам Выборга и к 12 марта заняли часть города. Тем временем войска 13‐й армии к 11 марта форсировали р. Вуокса и создали угрозу тылу финских войск, развернутых вдоль Тайпаленйоки и Суванто. Финская армия стояла перед угрозой полного разгрома, о чем маршал К. Маннергейм 9 марта доложил правительству. Все это ускорило решение финского руководства согласиться на советские условия мира. 13 марта в Выборге шли ожесточенные бои, продолжавшиеся еще 2 часа после вступления в силу соглашения о прекращении огня, но центр города так и не был взят советскими войсками.