В первые же часы восстания было образовано так называемое правительство специалистов под председательством генерала К. Санатеску, ведущую роль в котором играли национально-буржуазные партии. В 23 часа 30 минут бухарестское радио сообщило о смещении правительства Антонеску и создании «правительства национального единства», объявлена декларация румынского короля о прекращении военных действий против Объединенных наций и принятии Румынией советских условий перемирия.

Утром 24 августа начальник румынского Генерального штаба направил штабу Фриснера телеграмму. В ней говорилось, что «командование румынскими вооруженными силами обеспечивает свободный выход немецких частей с территории Румынии и желает избежать всяческих вооруженных столкновений между немецкими и румынскими войсками при условии, если немецкие войска не будут чинить препятствия румынским войскам при их передвижении на юг… румынские сухопутные, военно-воздушные и военно-морские силы прекращают борьбу и всяческую враждебную деятельность против советских войск…»

Такой вариант не устраивал ни Гитлера, ни Сталина.

Наркомат иностранных дел СССР сделал заявление, в котором подтвердил советскую позицию, но не преминул напомнить, что «помощь румынских войск войскам Красной Армии в деле ликвидации немецких войск является единственным средством скорого прекращения военных действий на территории Румынии и заключения Румынией перемирия с коалицией союзников».

Фюрер, понятно, реагировал более остро. Как отмечает Кларк, нацисты каждый раз искренне поражались измене союзников: «Как ни невероятно, но «предательство» союзников и взрывы ненависти и мести, которые стали происходить на оккупированных территориях при ослаблении немецкой администрации, явились шоком для вермахта и даже для СС. Следовавшие до сих пор с безмятежной уверенностью макиавеллиевскому завету «Пусть лучше тебя боятся, чем любят», немцы тем не менее верили, что поскольку они — нация господ, никому, кроме большевиков и евреев, не придет в голову противостоять им».

Получив известия о событиях в Бухаресте, Гитлер приказал «путч подавить», короля арестовать, создать правительство во главе с генералом, дружественно настроенным к Германии. Фриснеру предоставлялись чрезвычайные полномочия для действий в Румынии. Фельдмаршал Кейтель и генерал Гудериан в докладе фюреру предлагали «принять все меры к тому, чтобы Румыния исчезла с карты Европы, а румынский народ перестал существовать как нация».

Утром 24 августа немцы подвергли бомбардировке Бухарест и перешли в наступление, для участия в котором удалось наскрести 5-ю зенитную дивизию, пехотный полк, роту танков и две бригады штурмовых орудий. Общее руководство операцией возлагалось на главу германской военно-воздушной миссии в Румынии генерала А. Герстенберга. Фриснер отдал приказ командирам немецких воинских частей, размещенных в тыловых районах Румынии, поддержать Герстенберга всеми имеющимися в их распоряжении силами и средствами. 26 августа стало очевидно, что генерал не может справиться с поставленной задачей. Войска, направленные против восставших, возглавил генерал Штахель — бывший комендант Варшавы. В связи с открытием военных действий немецкими войсками против Румынии румынское правительство отдало своим войскам приказ начать боевые действия за изгнание немцев из страны и за освобождение Трансильвании.

В начале восстания немцы имели в Бухаресте и его пригородах около 14 тысяч солдат и офицеров. Кроме того, они надеялись перебросить в город часть сил из района Плоешти. Большие надежды германское командование возлагало на военизированные формирования румынских немцев, в которых насчитывалось свыше 40 тысяч человек. На стороне восставших в столице было примерно 7 тысяч военнослужащих и 50 вооруженных патриотических групп. Однако германскому командованию не удалось использовать перевес в силах и подавить восстание в Бухаресте. Советские войска продолжали добивать немецкие соединения и стремительно продвигались к городу. В то же время в Бухарест начали прибывать румынские войска из других районов страны. Соотношение сил здесь быстро менялось в пользу восставших. К 28 августа численность румынских войск в столице достигала около 39 тысяч человек. Это позволило повстанцам не только отразить атаки немцев, но и самим перейти к решительным действиям и разгромить немецкий гарнизон. На следующий день они очистили от противника Бухарест и его окрестности и удерживали их до подхода советских войск. Вооруженные столкновения с немцами происходили также в Плоешти, Брашове и некоторых других городах и районах Румынии.

Войска 2-го и 3-го Украинских фронтов после успешного завершения Ясско-Кишиневской операции развернули энергичное наступление в центральной части Румынии и на подступах к Болгарии.

29 августа Ставка поставила перед Малиновским и Толбухиным задачу — завершить разгром гитлеровцев в Румынии. 2-му Украинскому фронту предстояло главными силами развивать наступление в направлении Турну-Северина, занять Плоештинский нефтепромышленный район, очистить от остатков немецких войск Бухарест и к 7 сентября овладеть рубежом Кымпулунг, Питешти, Джурджу. В дальнейшем эта группировка войск должна была выйти на Дунай южнее Турну-Северина. Войска правого крыла фронта наступали в северо-западном направлении с задачей овладеть перевалами через Восточные Карпаты и к 15 сентября выйти на рубеж Бистрица, Клуж, Сибиу. Затем они наносили удар на Сату-Маре с целью содействия 4-му Украинскому фронту в преодолении Карпат и выходе в районы Ужгорода и Мукачева. Войска 3-го Украинского фронта должны были, развивая наступление во всей своей полосе, занять Северную Добруджу, форсировать Дунай на участке Галац, Измаил и к 5–6 сентября выйти на румыно-болгарскую границу.

Выполняя директиву Ставки, войска Малиновского нанесли по противнику новые мощные удары. Преодолевая упорное сопротивление немецких войск, 5-й гвардейский танковый корпус 6-й танковой армии 29 августа разгромил их на окраине Плоешти и ворвался в город. К утру 30 августа совместными усилиями корпуса и 3-й гвардейской воздушно-десантной дивизии 27-й армии Плоешти был полностью очищен от противника. Вместе с советскими войсками в освобождении Плоешти участвовали 18-я румынская пехотная дивизия, действовавшая с фронта, а также румынские части и рабочие отряды, блокированные немцами в городе.

В течение 30 и 31 августа советские и румынские войска разгромили противника в долине реки Прахова и освободили весь Плоештинский район. В результате была устранена угроза Бухаресту с севера, вермахт лишился румынской нефти, а советские войска получили возможность быстро продвигаться в Трансильванию. Генерал Бутлар отметил: «…30 августа русские овладели нефтяным районом Плоешти, несмотря на упорнейшее сопротивление отдельных разрозненных частей, поддержанных с воздуха. С военно-экономической точки зрения это был самый тяжелый и, можно сказать, решающий удар для Германии».

Успешно наступали на Бухарест два других корпуса танковой армии Кравченко. Вслед за ними продвигались войска 53-й армии генерала И.М. Манагарова, а южнее ее 46-я армия Шлемина. Их задача состояла в том, чтобы как можно быстрее разгромить немецкие части, преграждавшие подступы к Бухаресту, и оказать помощь повстанцам.