鉴于牡丹江以东日军的抵抗越来越剧烈，梅列茨科夫下令第五集团军在继续组织正面强攻的同时，分出骑兵部队，从南面迂回牡丹江。这样一来，日军的掖河防线无形中就失去了作用。
红旗第一集团军也向牡丹江方向增强了攻击力量。就在太阳落山之前，他们击破了日军的当面防线，部分日军与其主力隔绝，被驱入偏僻山区各个歼灭。
6月15日晚，红旗第一集团军已经兵临城下。为了阻止苏军强渡牡丹江，日军被迫炸毁了两座铁路桥、爱河车站至牡丹江公路上的一座混凝土桥。
泣不成声
8月16日，清晨7点，红旗第一集团军所属的步兵第二十六军开始对牡丹江发动进攻。
担负牡丹江城防的，除了作为日军第一方面军预备队的第一二二师团外，还有已经被击溃的第一三五师团、第一二六师团、第一二四师团残部，以及其他部队、为数众多的特攻队。牡丹江市的防御也堪称严密，日军不但以牡丹江这条大河为天然障碍，而且又环绕城市建立了两道防线，设有大量机枪火力点。每个防御阵地前沿，均掘有宽约五米、深约三米的反坦克壕。在第一道防线的阵地前沿，更设置了地雷场和五列桩铁丝网。
即便如此，也没能挡得住苏军的凌厉攻势。上午9点，步兵第二十二师从牡丹江北部和西北市区着手，径直插入江左岸日军侧后，使得这场攻坚战的结果立刻定局。
在攻击正面，步兵第三〇〇师对爱河车站发起冲击。坦克七十七旅冲在最前面，守卫车站的日军用火炮和机枪对行进中的坦克进行了猛烈射击。坦克兵安东年科所驾驶的坦克遭到重创，坦克炮、车载机枪均中弹被毁，车长、炮手和机枪手受重伤，只有作为驾驶员的安东年科幸免。
安东年科有着苏联士兵特有的那种坚韧，他索性独骑闯关，一个人驾驶坦克向日军射击阵地直冲过去。这一冲不要紧，阵地上的数个炮班都被驱散一空，还有一些逃得慢的炮手被坦克履带给碾死了。
安东年科是第一个冲进爱河车站的坦克兵。随后坦克被日军团团包围，安东年科拒绝投降，他从舱口扔出几颗手榴弹，又用冲锋枪射击进行回答。
见活捉苏军坦克兵无望，日军只好点火焚烧。安东年科咬着牙在灼热的坦克里坚持，一直等到旅主力赶到才得以获救。
第三〇〇师攻克爱河车站后，其先头分队到达牡丹江边，在被炸毁的桥梁地域实施了强渡。
随着各个方向的苏军不断涌入市区，日军不得不逐步向市中心收缩兵力，同时逐区逐屋地与苏军展开巷战。
在这次激烈的巷战中，苏军采取了一些新的机动作战方式，其中运用得最好的一种，是用小群冲锋枪手渗透迂回日军防御分队的侧翼，以此迫使其仓皇撤退。其中，苏军士兵罗戈夫一人就用冲锋枪打死了二十多名日本兵。
在迅速打垮抵抗的关东军之后，苏联红军的坦克出现在中国东北的大街小巷。
下午5点，市区日军被全部肃清。此后，苏军兵分两路，红旗第一集团军向西北哈尔滨总方向发起进攻，第五集团军向西南宁古塔、敦化、吉林总方向发起进攻。
其他两个集团军也分别取得进展。第三十五集团军前出勃利地域，切断了日军松花江集团与牡丹江集团之间的联系。第二十五集团军已穿过吉林，深入朝鲜半岛东北部，其左翼部队在太平洋舰队的协同下，占领了北朝鲜的重要港口清津。
虽然手中持有大本营相当于可以便宜行事的电令，但面对苏军一浪高过一浪的凶猛攻势，关东军总司令部的决策者们也是如坐针毡。8月16日，关东军总参谋长秦彦三郎主持召开幕僚会议，以研究今后应采取的措施。
会上出现了两种意见。一派持“继续抗战论”。理由是，一旦接受《波茨坦宣言》，日本的国体也就完了，而维护国体是关东军这些“臣下”的必行之道。
与之截然相反的是“谨依圣诏论”。主张这一意见的幕僚认为，既然天皇都已经决定停战，就没有必要唱反调，遵旨执行就是。
主持会议的秦彦三郎站在“谨依圣诏论”一边。为此，他特地搬出明治天皇颁布的军人敕令，敕令中明确：“朕乃汝等军人之大元帅”“军人的本分是为天皇尽忠守节”。
日本陆军的“幕僚政治”把一群幕僚都娇惯到了不成体统。秦彦三郎已经把话说到这个份儿上，居然仍有二愣子不服。他们紧握着军刀，一个劲地嚷嚷着要跟苏军拼到底。
眼见会上争论激烈，意见难以统一，秦彦三郎站了起来，他声泪俱下，泣不成声地说：“我等作为军人，除了服从天皇陛下的命令外，没有其他的忠节之道。不遵从陛下圣命者，将永为乱臣贼子。主张抵抗到底的人，请把我的脑袋砍掉，然后再去干吧！”
此言一出，全场鸦雀无声，二愣子们一阵沉默，随即便呜呜咽咽地哭了起来。
作为关东军司令官，与会的山田即席做出裁决：“谨依圣旨，立即停战。”
从“九一八”到诺蒙坎战役，关东军从来都算不上“谨依圣诏”的乖娃娃，一切服从天皇云云，很多时候不过是拿来压制对立派或摆脱束缚的一个借口。如今当然也还是借口——因为他们实在糊弄不下去了，巴不得乘“圣诏”之便赶紧把自己解脱出来。
在远东战役第一阶段中，与苏军交战的关东军只是一部分，其主力尚未投入作战。如果据此推断，似乎关东军确实还能继续打下去，然而这仅仅只是表象。
但凡头脑尚算清醒的人，都不难从前期作战尤其牡丹江防御战的过程中看出，关东军和苏军的实力差距到底有多大。试想一下，东北平原上可是连边境的筑垒地域都没有，在那样的地形条件下与苏军决战，又能有多少胜算呢？
起码有一点可以提前预见：苏军一旦把机械化部队全部推上来，关东军遭遇失败的速度，很可能就是“如冰山崩倒”“如雪点洪炉”。
山田、秦彦三郎对此心知肚明，所以这回他们再也不想听幕僚们鬼扯了。
强者公理
幕僚会议刚刚开完，东京的最新指示也到了。8月16日，下午4点，关东军总司令部收到了大本营关于立即停止作战的正式命令。
山田接到命令后，立即通过长春的广播，向苏联远东军总司令华西列夫斯基请求停战。
关东军想停，苏军却还是不能立即收手，因为仍未能够达到他们的既定目标。斯大林当天给杜鲁门发去亲笔信，表明了苏联想占领北海道北半部的意图。他的理由是：“日军从1918年到1922年占领了全部苏联远东地区，如果苏军不占领一部分日本本土，将有伤于苏联国民的舆论。”
斯大林说的这一段已不是日俄战争的典故，那是在日俄战争以后，一战末期发生的事。当时协约国派遣军队在俄国远东海岸登陆，以支援受到红军威胁的俄国政府，史称“西伯利亚干涉”。日军当时也参加了这一军事行动，且出动兵力占总兵力的百分之八十。
斯大林的意思明摆着，就是要为当年日本出兵西伯利亚进行报复。不过他的这一动议遭到了杜鲁门干脆利落的否决。杜鲁门在记者招待会上声明：“不准备将日本像德国那样分成若干个占领区，它将完全处于美国的管制之下。”
同是总统，有了原子弹，杜鲁门连说话的气势都跟罗斯福不一样了。可这就是强者公理，即便你有天大的理由，海样的依据，到了最后，其实还是谁拳头够硬谁说了算。
好在斯大林本人从来就服这一套，一如他后来所说的：“胜利者是不受谴责的，不能谴责胜利者，这是一般的公理。”
虽然不能与美国共同占领日本，但已经谈妥的好处还是一个都不能少。8月17日，华西列夫斯基根据斯大林的命令，用无线电回答了山田关于停战的请求，要求关东军于8月20日12点以后停止战斗行动。
之所以不要求关东军立即停战，用意很明显，就是要最大限度地利用停战协议达成以前的这段时间，尽可能地扩大苏军占领区。
山田自然是急于停战，他赶紧派秦彦三郎赶赴哈尔滨，通过当地的苏联总领事馆，向华西列夫斯基正式提出停战交涉。
紧接着，山田又把正在同苏军交战的各方面军、总司令部直辖部队的参谋长召至长春，对他们下达了停战以及解除武装的命令。
这一期间，苏军各部还在持续往前推进。8月17日，远东第二方面军在阿穆尔舰队的协同下，攻占了重要的铁路和公路枢纽、内河港口，同时也是日军松花江舰队的基地佳木斯。
8月18日，远东第二方面军发起对千岛群岛的登陆战役。在太平洋舰队的配合下，苏军在千岛群岛北部的占守岛实施登陆。
在登陆战上，苏军明显不如太平洋战场上的美军有经验：登陆时电台被海水浸湿，其登陆部队在指挥上出现失灵；武器装载考虑不周，加之缺乏登陆工具，从而导致火炮和武器弹药不能及时缺载；舰队意图用炮火进行支援，但是由于日军炮兵都隐蔽在伪装得很好的混凝土工事里，舰炮的射击效果也不佳。
苏军在岛上的战斗打得非常艰苦，占据的高地曾三度易手，最后他们被压缩在了一块狭小范围内。驻岛的日军第九十一师团本来还准备动用师团主力发动全面反攻，但此时师团司令部接到了“暂停战斗，限做防御战”的命令，于是日军便暂时停止反攻，转为防御作战。
