10. июня в 6 часов утра артиллерия и авиация Ленинградского фронта и Балтийского флота приступили к артиллерийской и авиационной подготовке наступления сухопутных войск. В ней участвовали 3 эсминца, 4 канонерские лодки, 21 артиллерийская батарея Кронштадского района и батареи Ижорского сектора береговой обороны, 15 артиллерийских батарей 1-й гвардейской морской железнодорожной артиллерийской бригады. Морская артиллерия вела огонь по укреплениям финнов в районе Белоострова и его командным и наблюдательным пунктам.

За 3 часа 15 минут было проведено шесть огневых налетов по главной полосе обороны противника с чередованием методического огня. После окончания артиллерийской подготовки артиллерия осуществляла поддержку наступавших войск. Быстрое продвижение советских войск чрезвычайно усложнило ведение артогня, так как приходилось непрерывно уточнять положение своих войск перед стрельбой и во время ее.

О силе артиллерийского огня и бомбовых ударов авиации 9-10 июня говорят следующие данные. Только на небольшом участке в районе Белоострова были уничтожены 130 дотов, дзотов, бронированных колпаков и других оборонительных сооружений. Почти все проволочные заграждения были снесены, противотанковые препятствия разрушены, минные поля уничтожены, траншеи вспаханы, причинен большой урон в живой силе. Как показали пленные, финны потеряли в этот день около 70% личного состава частей, занявших траншеи после нашей артподготовки. Следуя за огневым валом, советские бойцы успешно форсировали реку Сестра, прорвали первую полосу обороны финнов и начали продвижение по Выборгскому шоссе.

Батареи железнодорожной артиллерии неоднократно сменяли огневые позиции для более эффективного воздействия по отступающим войскам противника. Продвижение железнодорожной артиллерии обеспечивала восстановительная железнодорожная бригада. Она быстро исправляла повреждения железнодорожного полотна и сооружений и разминировала дорогу. Советские части продвигались настолько быстро, что железнодорожные батареи в первые два дня боевых действий несколько отставали. К 23 часам 13 июня железнодорожный путь был восстановлен до станции Райвола, а в 4 часа утра 14 июня железнодорожные батареи начали продвижение на Териоки. К этому времени советские войска вышли ко второй линии обороны противника.

Несмотря на шквал артиллерийского огня дальнобойных батарей, мощные доты-миллионеры приходилось уничтожать теми же способами, что и в 1940 году. Например, капитан И.И. Ведмеденко приказал установить две 203-мм гаубицы Б-4 на дистанции 800 метров от дота-миллионера и уничтожил его 96-ю (!) прямыми попаданиями бетонобойных снарядов.

11 июня в наступление включилась и 23-я армия, которая наступала силами 98-го стрелкового корпуса. В 15 часов 11 июня в состав 23-й армии был передан правофланговый 97-й корпус 21-й армии (взамен 21-я армия получила 108-й стрелковый корпус из резерва Ленинградского фронта). К исходу дня 11 июня 97-й и 98-й стрелковые корпуса 23-й армии вели бои на рубеже Терлолово – Хирели. 21-я армия силами 30-го гвардейского корпуса овладела Хирели, Матилла и вела бой за Икола. 109-й корпус занял Келломени, Райволу и Териоки.

10-11 июня была разгромлена 10-я финская пехотная дивизия. Ее остатки отступили на линию Ваммелсуу – Тайпале, а затем были отведены в тыл для пополнения и переформирования. 10 июня Маннергейм приказал срочно перебросить на Карельский перешеек 4-ю пехотную дивизию и 3-ю пехотную бригаду из восточной Карелии. 12 июня он отправил на Карельский перешеек 17-ю дивизию и 20-ю бригаду.

На рассвете 14 июня, после мощной артиллерийской подготовки (в полосе наступления 23-й армии – 55 минут, 21-й армии – 90 минут) советские войска начали штурм второй линии обороны противника. Их атаки на побережье Финского залива были отбиты, но у деревни Куутерселькя наши войска прорвали фронт. Ночью финны ввели в прорыв свою единственную танковую дивизию под командованием генерал-майора Лагуса. Но к утру 15 июня дивизия Лагуеа была разбита и отступила на 5 км к северу.

15 июня финны оказали упорное сопротивление советским войскам в районе города Мятсякюля, где они опирались на развитую систему инженерных сооружений, включавших бронеколпаки, доты и дзоты. Армейское командование вызвало огонь семи батарей Кронштадта и девяти батарей железнодорожной артиллерии (2 – 356-мм, 4 – 254-мм, 8 – 180-мм, 24 – 152-мм и 10 -130-мм орудий). С 5.44 до 20.56 в течение 15 июня береговые батареи провели 74 стрельбы, израсходовав 1326 снарядов. Вечером войска 21-й армии, используя успех артиллерии, штурмом овладели городом Мятсякюля.

16 июня Маннергейм отдал приказ финским войскам отойти и занять оборону на линии Выборг – Купарсаари – Тайпале. Первый фланг IV армейского корпуса в этот день был отброшен к водному рубежу Финский залив – озеро Куолемаярви – озеро Каукярви – озеро Пэркярви, где 4-я дивизия генерал-майора Аути, прибывшая из Восточной Карелии, удерживала советские войска на направлении главной железной дороги в ожидании того, как сложится обстановка на направлении Кивеннапа. Там, в 25 км к югу, на линии Ваммелсуу – Тайпале сражалась 3-я дивизия генерал-майора Паяри. Ей угрожала опасность окружения. 17 июня 3-ю дивизию отвели на правый фланг, тем самым опасная ситуация была ликвидирована. Спустя три дня финский IV армейский корпус занял оборону на линии Выборг – Купарсаари – Тайпале в полосе Выборг – Вуокса. Третий армейский корпус после сдерживающих боев занял позиции на водном рубеже Вуокса – Суванто – Тайпале, где он оборонял предмостное укрепление возле Вуосильми.

К 20 июня в полосе Выборг – Вуокса шириной примерно 40 км оборону держали три финские дивизии и две бригады, а вдвое большую полосу Вуокса – Суванто – Тайпале обороняли две финские дивизии и одна бригада. Все эти войска, за исключением переброшенной из Восточной Карелии 20-й бригады, которой поручили оборону Выборга, уже принимали участие в боях на Карельском перешейке. Резервы – бронетанковая дивизия, а также отведенная для пополнения 10-я дивизия – находились западнее Выборга, куда, как полагали финны, будет нанесен главный удар наступающими советскими войсками. Дополнительные войска усиления из Восточной Карелии Маннергейм ожидал с нетерпением. 17-я дивизия уже была в пути, 11-я и 6-я в этот момент грузились в вагоны для переброски на 400 км.

18-19 июня с аэродромов Эстонии в Финляндию перелетели 20 пикирующих бомбардировщиков Ju-87 и 10 истребителей FV-190. 19 июня финское правительство обратилось к Гитлеру с просьбой срочно направить в Финляндию шесть германских дивизий и авиацию. Немцы морем переправили финнам 122-ю пехотную дивизию и 303-ю бригаду штурмовых орудий, которые были двинуты на Карельский перешеек. Кроме того, в Финляндию прибыл 200-й германский полк, состоявший из эстонских добровольцев. Больше немцы дать не могли, им самим приходилось несладко под Нарвой, как впрочем и на других фронтах.

На рассвете 19 июня 180-мм железнодорожные батареи № 18 и № 19 открыли огонь по городу и железнодорожной станции Выборг. А на следующий день войска 21-й армии прорвали третью линию обороны противника и овладели Выборгом. Однако продвинуться севернее города советские войска не смогли из-за упорного сопротивления 10-й и 17-й финских пехотных дивизий, а также подошедших германских частей. 24 июня на фронте появилась 11-я финская дивизия, на следующий день – 6-я.