Всю вторую половину сентября армии Малиновского предпринимали попытки продолжить наступление и отражали сильные контрудары противника в районах Турды и Турну-Северина. Но значительного успеха добиться не смогли, и 3 октября Ставка вновь уточнила задачи. Она приказала силами 6-й гвардейской танковой армии и конно-механизированной группы Плиева нанести удар в северном направлении, в обход Дебрецена с запада, а румынским войскам, ранее находившимся в оперативном подчинении 46-й армии, перейти в наступление на левом фланге 53-й армии в направлении Тимишоара, Сегед. Главные силы 46-й армии было решено сгруппировать на ее правом фланге, а один корпус нацелить на белградское направление, развернув его по северному берегу Дуная.

Получив эти указания, Малиновский без оперативной паузы приступил к подготовке Дебреценской операции. Перед ее началом Ставка из своего резерва направила 2-му Украинскому фронту 4-й и 6-й гвардейские кавалерийские корпуса. Из 3-го Украинского фронта ему были переданы 46-я армия, 7-й гвардейский механизированный корпус и 7-я артиллерийская дивизия прорыва. В сентябре фронт получил около 75 тысяч человек пополнения. В районе Тимишоары сосредоточилась 4-я гвардейская армия резерва Ставки. Всего же к началу октября в состав 2-го Украинского фронта входили 7-я гвардейская, 40-я, 27-я, 53-я, 46-я общевойсковые, 6-я гвардейская танковая и 5-я воздушная армии, 18-й танковый корпус, конно-механизированные группы генералов Плиева и Горшкова, а также румынская добровольческая дивизия имени Тудора Владимитреску. Фронт насчитывал 40 дивизий, два укрепленных района, три танковых, два механизированных и три кавалерийских корпуса, одну танковую бригаду — 698 тысяч солдат и офицеров, 10 200 орудий и минометов, 825 танков и самоходок, 1100 самолетов. Кроме того, в оперативном подчинении командующего фронтом находились 1-я и 4-я румынские армии — 22 недоукомплектованные и плохо оснащенные дивизии, в которых насчитывалось около 70 тысяч бойцов.

Им противостояли войска немецкой группы армий «Юг» под командованием генерал-полковника Фриснера в составе 8-й и 6-й немецких, 2-й и 3-й венгерских армий и ряда боевых групп — всего 29 дивизий и 6 бригад и 3 дивизии группы армий «Ф». Они имели 3500 орудий и минометов, 300 танков и около 500 самолетов 4-го воздушного флота.

Выполняя указания Ставки, Малиновский решил нанести главный удар по противнику из района южнее Орадя в направлении на Дебрецен. На правом фланге планировалось нанесение вспомогательных ударов с целью овладеть районом Клуж, Сату-Маре. На левом крыле предусматривалось разгромить противника на восточном берегу реки Тиса и надежно прикрыть левый фланг главной группировки фронта.

В соответствии с замыслом операции Малиновский приказал 6-й гвардейской танковой армии генерала А.Г. Кравченко и конно-механизированной группе Плиева наступать в первом эшелоне с задачей самостоятельно прорвать тактическую полосу обороны противника. Такая необычность задачи объяснялась прежде всего тем, что на этом участке фронта немецкие войска имели относительно слабую очаговую оборону, основу которой составляли отдельные опорные пункты.

Утром 6 октября после короткой артиллерийской и авиационной подготовки ударная группировка 2-го Украинского фронта перешла в наступление. В первый же день 53-я армия и группа Плиева прорвали оборону противника, разгромили противостоящие силы 3-й венгерской армии. К исходу третьего дня они продвинулись до 100 км на север и вышли в район Карцага. Войска правого крыла и центра, встретив упорное сопротивление в районе Клужа, продвигались медленно. На левом крыле 46-я армия к исходу 8 октября полностью освободила югославскую территорию восточнее реки Тиса и захватила плацдармы на ее западном берегу.

Однако на важнейшем участке фронта брошенная в бой без подготовки прорыва танковая армия Кравченко, встретившая очень сильное сопротивление и понесшая большие потери, застряла на подступах к городу Орадя и успеха не имела. Как оказалось, именно здесь противник концентрировал силы для нанесения удара, запланированного на 12 октября.

На правом крыле фронта 40-я, 7-я гвардейская, 4-я румынская и 27-я армии топтались на месте.

Ставка ВГК приказала Малиновскому как можно быстрее овладеть районом Орадя. Для этого она считала необходимым нанести удар по городу силами 6-й гвардейской танковой армии с запада, 33-го стрелкового корпуса — с юга, а группы Плиева — с северо-запада. Для усиления центра фронта Ставка приказала не позднее 20 октября подтянуть в район Беюша 7-ю гвардейскую армию. Сюда выдвигалась также конно-механизированная группа Горшкова. Наступление на Орадя поддерживала большая часть фронтовой авиации.

Немецко-венгерские войска в районе Орадя и на подступах к Дебрецену оказывали упорное сопротивление. Перед правым же крылом фронта они были вынуждены 9–10 октября начать отход в северо-западном направлении. 12 октября группа Плиева во взаимодействии с 33-м стрелковым корпусом овладела городом Орадя. Танковая армия действовала неудачно, целую неделю она не могла сдвинуться с места и потеряла значительное количество техники. Малиновский указывал генералу Кравченко: «Ваши потери и невыполнение поставленной задачи вытекают из вашего стремления вести только лобовые атаки и нежелания вложить в операцию тактического маневра, на что Вам неоднократно указывалось». Но в целом день, намеченный противником для разгрома советских войск, вышедших к венгерской границе, завершился поражением его ударной группировки. Правда, за десять дней боев фронт потерял 458 танков и самоходок, из них 202 машины — объединения Кравченко и Плиева.

Как свидетельствует Фриснер, в Будапеште царило «в связи с прорывом русских за Тису… крайне удрученное настроение». 11 октября венгерская делегация в Москве подписала предварительные условия соглашения о перемирии: в течение десяти дней эвакуировать свои войска с оккупированных территорий соседних государств под наблюдением союзной контрольной комиссии, немедленно порвать с Германией и объявить ей войну, советское правительство оказывает помощь Венгрии своими войсками. Регент попросил советское командование на три дня приостановить наступление, мотивируя это необходимостью подготовки к осуществлению условий перемирия. Просьба была выполнена.

15 октября в Будапеште было передано по радио сообщение Хорти, что «Германская империя проиграла войну, что она «уже давно нарушила союзническую верность» и что немцы на территории страны «производят грабежи и разрушения». В заключение регент заявил: «…я сообщил представителю Германской империи в Венгрии о заключении предварительного соглашения о перемирии с нашими противниками и прекращении с нашей стороны всяких военных действий против них». В тот же день он издал приказ, в котором оповещал венгерскую армию о своем решении просить о перемирии, но ни словом не обмолвился, что условия уже приняты, и прямого приказа открыть фронт не отдал.

Немедленно после передачи заявления немцы, старательно информируемые самим регентом, провели заранее спланированную акцию «Панцерфауст» по смене правительства. В столице практически не было венгерских частей, зато активно действовали Отто Скорцени и три немецкие дивизии, которые заняли важнейшие районы и учреждения. 16 октября Хорти объявил «недействительным» свое воззвание по радио, подписал акт об отречении от звания регента, передав власть убежденному фашисту Ференцу Салаши, который объявил себя главой государства, вождем нации и образовал правительство «концентрации правых сил». Первым делом Салаши отправил благодарственную телеграмму Гитлеру, пообещав «поставить венгерскую армию до последнего человека» на службу Германии. Все население страны в возрасте от 12 до 70 лет было объявлено мобилизованным в армию или на принудительные работы.