牡丹江の戦い
しかし、第1赤旗軍が牡丹江市の東にある牡丹江(河川)を渡ろうとしたところ、3つの橋すべてが日本軍に破壊されており、対岸の大火災が船艇による上陸も不可能にしていた。それに対してソ連軍第22狙撃兵師団は市街地よりもさらに北で渡河し、守備隊を背後から奇襲し後退させた。これにより、第1赤旗軍の大部分が直接渡河し中心街への攻撃を開始した。赤軍は11時頃までに守備隊の猛烈な抵抗に直面したため、牡丹江市の建物1部屋ごとの制圧を始めた。13時頃には、守備隊は市内南部・東部・北西部から追い詰められて牡丹江市街の放棄を決定し、破壊された建物から抵抗を続ける少数の部隊を残して後退した。第1赤旗軍が牡丹江市中心部を占領すると、牡丹江市南側へと迂回した第5連合軍は、後退命令が伝わらず現陣地を守備していた日本軍の歩兵第278連隊と遭遇するとこれを包囲攻撃して大損害を与えた。同連隊は最後のバンザイ突撃を行い、生存者は寧安及び横道河子方向へ分散して後退した。その日の終わりまでには牡丹江市全域がソ連側の手に落ち、市街地をめぐる戦闘は終結した。その後間もなく、関東軍の主力が昭和天皇の玉音放送の通りに降伏し、牡丹江の戦いと第二次世界大戦は幕を下ろした。
牡丹江での戦闘に先立つ同年2月、ヨシフ・スターリン率いるソ連はヤルタ会談にて、ナチス・ドイツ敗戦後の3ヵ月以内に対日参戦することで同意した。この期限を守るため、ソ連と西側の連合国は協力して極東地域に補給物資を備蓄する必要があった一方、赤軍はシベリア鉄道とともに増援部隊を派遣した。日本側はこの増強を監視していたが、9月中旬までにソ連の攻撃準備ができるとは信じておらず、8月に攻撃が実際に始まった際の日本軍は不意を突かれた形となった。
満洲防衛を任務としていた関東軍は、この時までに日本軍の主力戦闘部隊から抜け殻へと弱体化しており、ほとんどの重装備や熟練の部隊が除かれた結果、関東軍の平均効率は戦前と比較して3割以下であった。一方で赤軍は、特定の地形や敵の防御に対する経験に基づき、独ソ戦に参加したヨーロッパ方面の部隊から最高の部隊を精選した。東満洲の防衛の要は、牡丹江に拠点を置いていた喜多誠一率いる第1方面軍であった。この方面軍の隷下には第3軍と第5軍があり、この戦闘では清水規矩の第5軍が中心となった。ソ連の攻撃を受けた際における全体的な戦略は、国境付近にて最初の抗戦を起こし、関東軍の主力部隊を通化市周辺の「要塞地域」へ後退させるというものであった。
対戦車砲と特攻兵による肉弾攻撃は未だ健在であり、8月14日にはSsutaoling付近の日本軍がソ連軍の戦車16両を直接攻撃し、さらに戦車5両が5名の特攻兵による肉弾攻撃で撃破された。しかし、こうした攻撃は日本兵個人の狂信的な攻撃精神に依存しており、ソ連軍戦車を破壊したものの日本軍の人的損失は非常に大きかった。8月15日には小豆山の陣地を突破されたため主力は寧安、東京城方向へ、一部は牡丹江市北側へと後退した。
牡丹江市周辺における予想外の抵抗により、第1極東戦線司令官メレツコフは牡丹江市の早期攻略を諦めて第5連合軍を牡丹江市南側へと迂回して進撃させ、代わりに第1赤旗軍が牡丹江市を占領するよう命令を変更した。8月15日、ソ連軍の猛烈な進撃に危機感を覚えた第1方面軍司令部は第5軍へ後退を命じ、第5軍の後退に応じて牡丹江市周辺を守備する第126師団もわずかな守備隊を後衛として残して牡丹江市西側へ後退した。8月16日午前7時にはソ連軍による最後の牡丹江市への攻撃が始まり、ロケット砲が残存した日本軍守備隊を粉砕し、戦車と歩兵が牡丹江市を攻撃するため前進した。