在苏德的战场上苏军实施全线进攻，捷报频传。苏联元帅托尔布欣指挥的乌克兰第3方面军胜利完成贝尔格莱德战役的胜利，并与南斯拉夫人民解放军联合解放了南斯拉夫首都贝尔格莱德之后，正在向匈牙利南部变更军队部署，以便强渡多瑙河，随后在多瑙河西岸匈牙利作战。苏联元帅马利诺夫斯基指挥的乌克兰第2方面军（辖第40、第27、第53集团军，近卫第7集团军，第46集团军，近卫第6坦克集团军，空军第5集团军，罗马尼亚第4、第1集团军和H·久普利耶夫中将指挥的骑兵机械化兵集群），1944年10月底前在乔普、尼赖吉哈佐、索尔诺克、包姚一线进行作战。其当面之敌为弗里斯纳上将指挥的德军南方集团军群（辖第8、第6集团军，第二坦克集团军，匈牙利第3集团军及一些战斗群）。德军在匈牙利首都布达佩斯接近地建立了一系列坚固筑垒防御地区和市区围廊。在布达佩斯西南，沿巴拉顿湖、韦伦采湖一线，直到瓦茨附近的多瑙河弯曲部，再沿捷匈边境，构筑了一条防御地带，即所谓“马尔加里塔防线”。但是，德军在布达佩斯附近并无重兵配置，因为当时德军主力还在尼赖吉哈佐方向作战。
为防止匈牙利脱离轴心国，德军于1944年10月15日占领布达佩斯。战况不断好转对于苏军来说，全线胜利已指日可待，当前的问题便是如何能够降低损失，以最快的速度取得胜利。乌克兰第2方面军转入进攻，攻占匈牙利首都布达佩斯，迫使匈牙利退出战争。方面军在其左翼以第46集团军和近卫第2、第4机械化军的兵力，向凯奇凯梅特、布达佩斯总方向实施主要突击，突破敌在布达佩斯东南的防御，攻占布达佩斯市。地面突击的航空火力支援，由空军第5集团军负责。近卫第7集团军由索尔诺克东北地域实施辅助突击，以便强渡蒂萨河，并在索尔诺克地域夺取该河西岸登陆场。方面军余部则继续向米什科尔茨方向进攻，牵制当面敌军兵力，使其无法调往布达佩斯地域。乌克兰第3方面军继续变更部署，集中主力于南斯拉夫巴纳特，同时派出先遣部队夺取匈牙利境内多瑙河右岸各登陆场。彼得罗夫大将指挥的乌克兰第4方面军，向捷克斯洛伐克腹地进攻，以策应布达佩斯战役的顺利发展。
10月29日，苏军乌克兰第2方面军转入全线进攻，攻其不备，出其不意方面军左翼的进攻发展顺利，至11月2日，距布达佩斯仅15公里。但是，德军很快地调整了部署，向布达佩斯地域调集重兵，阻住了苏军迅猛发展进攻的势头。一场持久战开始了。
11月4日，苏军统帅部大本营经研究命令马利诺夫斯基元帅尽快将方面军中央和右翼军队撤至蒂萨河岸，以便加宽进攻地带，从而达到北面和东北面实施突击，与左翼军队协同，粉碎德军布达佩斯集团。乌克兰第2方面军执行了这一颇具影响的命令，便于同年11月11日再次发起进攻，在长达16天之久的作战中，却未能在城市以东分割和粉碎德军布达佩斯集团。鉴于部队连续进攻3个多月已疲惫不堪，秋季道路泥泞难行，交通线过长，弹药的运送很不及时，及德军顽强抵抗等诸多因素，马利诺夫斯基司令员要求暂停进攻，并获得苏军最高统帅部大本营的许可。
12月5日，乌克兰第2方面军重新开始进攻。其左翼和中央连续5天企图从北面和西南面实施迂回，以围歼敌军集团，但未能奏效。第46集团军强渡多瑙河后，在西岸夺取了一个不大的登陆场，但由于兵力不足，未能从西南进逼布达佩斯。这样，以一个方面军攻占布达佩斯的第三次尝试又未成功。不过，乌克兰第2方面军解放了蒂萨河与多瑙河之间地带，切断了敌军布达佩斯集团向北退却之路。
在乌克兰第3方面军第57集团军强渡过多瑙河之后，在西岸巴蒂纳和阿帕廷两地域夺取了登陆场。一直到12月9日前，集团军已前出到巴拉顿湖以南地域。从11月下半月起编入该方面军的近卫第4集团军开始在多瑙河右岸投入战斗，并与乌克兰第2方面军第46集团军会师。从此，苏军有了向敌军布达佩斯集团后方实施突击的可能。
苏军部队对布达佩斯实施合围。12月12日，苏军最高统帅部大本营颁布关于乌克兰第2.第3方面军同时围歼布达佩斯集团的训令。在多瑙河西岸作战的第46集团军转隶乌克兰第3方面军。
而此时的苏、德两军的情况大体是这样的：乌克兰第2方面军有39个步兵师、2个坦克军、2个机械化军、2个骑兵军。2个筑垒地域、14个罗马尼亚师。乌克兰第3方面军（第46.第47集团军和近卫第4集团军）有31个步兵师、1个海军陆战旅、1个坦克军、2个机械化军、1个骑兵军和1个筑垒地域。在该方面军编成内作战的还有保加利亚第4集团军。空军第5、第6集团军航空兵和多瑙河区舰队舰艇负责对方面军地面进攻行动实施火力支援。南斯拉夫第3集团军在乌克兰第3方面军以南行动。苏军两个方面军当面的敌人为南方集团军群和F集团军群一部，共引个德国师和匈牙利师另2个旅，其中包括9个坦克师、4个摩托化师、1个摩托化旅、1个骑兵旅以及第4航空队的大量航空兵。
与此同时，苏军最高统帅部大本营给乌克兰第2方面军下达的命令是由沙希地域向凯贝尔库斯特总方向实施突击，在奈斯梅伊、埃斯泰尔戈姆地段进抵多瑙河，阻止布达佩斯集团向西北退却。与此同时，方面军应以部分兵力从东面向布达佩斯进攻。乌克兰第3方面军受领的任务是，由韦伦采湖地域向北面，即向比奇凯方向实施突击，在埃斯泰尔戈姆、奈斯梅伊地域进抵多瑙河岸，并与乌克兰第2方面军会合，切断布达佩斯集团西退之路。方面军的部分兵力应由比奇凯地域向布达佩斯进攻，并与乌克兰第2方面军协同攻占该市。乌克兰第3方面军还应在布达佩斯以西及其西南50～60公里处构成对外正面。
12月20日，苏军对敌军布达佩斯集团再次发起进攻，进展顺利。至12月26日日终前，乌克兰第2、第3方面军在埃斯泰尔戈姆地域会合，完成了对敌军布达佩斯集团的合围。尽管敌军在坦克方面居优势，但苏军乌克兰第3方面军在激烈的战斗中不仅阻止了楔人其防御的德军反突击集团的进攻，而且将该集团逐回出发阵地。乌克兰第2方面军一部1945年1月上半月对科马尔诺的进攻，对破坏敌军反突击起了很大作用。
从1944年12月27日至1945年1月18日，苏军进行了解放首都东部——佩斯的战斗，从回月22日至2月13日进行了解放首都西部——布达的战斗。城内战斗由专门组建的布达佩斯集群进行。此役全歼德军18.8万人的集团，解放了布达佩斯。
在艰苦的布达佩斯之战结束后，为了对维也纳方向实施强有力的进攻创造可实现胜利的条件，苏军抽调出大量的兵力，而德军布达佩斯集团遭苏军围歼后，南斯拉夫境内敌军交通线便处于苏军的直接威胁之下，致使德军统帅部被迫作出了加速撤退军队的决策。
苏军乌克兰第2、第3方面军于1945年2月13日结束布达佩斯战役后，即着手准备向维也纳方向发展进攻。德军统帅部拚命抓住每一小块土地不放，企图赢得时间以逃避彻底的毁灭。2月月中，德军统帅部从西线阿登山脉抽调装备有最新式坦克的党卫军坦克第6集团军至巴拉顿湖地域，为转入反攻准备条件、在乌克兰第3方面军（近卫第4集团军，第26、27、57集团军，空军第门集团军及作战上隶属方面军的保加利亚第1集团军）当面，敌人集中了南方集团军群和E集团军群所属对个师（其中10个坦克师）、5个战斗集群、1个摩托化旅、4个强击火炮旅，计有官兵43.l万人、火炮5630门、坦克和强击火炮877辆（门）、装甲输送车900辆、飞机850架。敌军在坦克和强击火炮方面占优势，总数为苏军的21倍。德军统帅部妄图粉碎乌克兰第3方面军，恢复多瑙河防御，继续盘踞匈牙利的石油产地，消除对奥地利工业区和德国南部工业区的威胁。苏军最高统帅部大本营以乌克兰第3方面军实施顽强而积极的防御，疲惫和消耗敌军突击集团，尔后向维也纳方向发展进攻。方面军编成内计有37个步兵师、6个保加利亚步兵师、2个坦克军、l个机械化军、l个骑兵军，共有官兵约40.7万人、火炮7000门、坦克和自行火炮407辆（门）、飞机965架。方面军的战役布势为两个梯队。第一梯队由近卫第4诸兵种合成集团军、第26、第57集团军编成，第二梯队为第27集团军，而近卫第1机械化军、近卫第5骑兵军步兵第84师和6个炮兵旅为方面军预备队。方面军的基本兵力集中在敌主力可能进攻的近卫第4集团军和第26集团军的防御地带。防御计划拟定了数种行动方案，并根据敌军可能实施的突击情况，在现地一一进行过实兵演练。在陆军防御作战中，由乌克兰第3方面军所属空军第门集团军和乌克兰第2方面军所属空军第5集团军一部实施火力支援。
被苏军打得焦头烂额的德军处境愈来不妙，长此以往，极有覆灭的危险，为了求得缓气之机，于3月5日夜组织了一场较为猛烈的进攻。而苏军寸土必争，进行了顽强殊死的防御。激烈战斗持续了10天10夜，双方参战兵力超过80万人、火炮12500余门，坦克和强击火炮约1300辆（门）、飞机1800余架。苏军广泛机动预备队和炮兵，各部队和兵团坚忍不拔，积极防御，致使敌人一筹莫展。德军只取得了一些战术成果，即楔入苏军韦伦采湖以南的防御12公里，楔入沙尔维兹运河以西的防御约30公里，德军损失4万余人、坦克和强击火炮约500辆（门）、火炮300门。遭重创后，德军于3月15日被迫停止进攻，转入防御。通过巴拉顿湖战役，苏军完全粉碎了德军统帅部在苏德战场南翼阻止苏军进攻的企图。
从巴拉顿湖等方向驰援布达佩斯的德军部队被苏军挫败。1945年3月16日下午，在经过强大的炮火准备和航空火力准备后，苏军乌克兰第3方面军近卫第9、第4集团军转入进攻。开始时，德军惊惶失措，未进行认真抵抗，但很快即恢复了被炮火和飞机袭击打乱了的指挥系统。许多地段上的敌步兵和坦克一起开始反击。至3月16日日终时，苏军推进不过3～7公里。苏军最高统帅部大本营根据当时的情况，当天就把近卫坦克军第6集团军调给乌克兰第3方面军命令利用该集团军发展方面军突击集群的攻势，并与第27集团军共同击溃党卫军第6集团军。方面军右翼部队粉碎了德军的顽抗，于进攻的第三天傍晚把突破口扩大到36公里，向纵深推进达20多公里。这时，敌人又把预备队和由未遭冲击的地段调来的部队派到突破地段，利用山区地形进行顽抗。为了加快进攻的速度，3月19日晨近卫坦克第6集团军奉命投入近卫第9集团军地带的交战。方面军司令员要求这两个集团军尽快完成对党卫军第6坦克集团军的包围。此外，他还命令从3月20日展开始，以近卫第4集团军一部以及第26、第27集团军的兵力向别尔希达、波尔加迩迪、列普申实施突击。第18坦克军和近卫第1机械化军在第26、第27集团军进攻地带内作战。方面军在遂行任务过程中，使德军受到重创。尽管如此，德军仍不惜代价地拚命抵抗，以使自己的部队免遭合围，撤出韦伦采湖和巴拉顿湖之间的地域。有鉴于此，苏军最高统帅部大本营批准方面军使用空军第18集团军的部分兵力。3月21日夜间，该集团军的远程轰炸机袭击了铁路枢纽维斯普雷姆。空军第17集团军的轰炸机和强击机消灭了行进中的德军纵队，摧毁了德军的通信枢纽部、防御工事以及停放在机场上的飞机。盟军航空兵与苏军协同于1945年3月下半月轰炸了奥地利南部、匈牙利西部和斯洛伐克南部境内的一些机场、铁路枢纽、桥梁和工业设施。由于采取了上述种种措施，乌克兰第3方面军主力的进攻发展得比最初几天要快。至3月22日黄昏，党卫军第6坦克集团军主力几乎全部被围，但是，未能全歼。德军以巨大代价撤走了相当数量的有生力量和技术兵器。
在挂满了地图的苏军最高统帅部的大本营里，一群气宇轩昂的军官热烈的讨论着下一步的作战计划，3月23日，其批准提交上来的乌克兰第3方面军，制定的一些部署。方面军受命向帕波、肖普朗，而不是在方面军司令员原先提议的桑博特黑伊实施主要突击。为此，近卫第9集团军和近卫第6坦克集团军进攻克塞格，近卫第4集团军被重新部署到近卫第9集团军的右翼地带，以便与近卫第9集团军和近卫第6坦克集团军一起进攻维也纳。第26集团军向桑博特黑伊实施突击，而第27集团军则向往洛埃格塞格实施突击。第57集团军和保加利亚第1集团军在4月5-7日前占领瑙吉考尼绕地域。方面军的队伍接到任务后，立即朝指定方向实施进攻，发展顺利。3月29日，苏军乌克兰第3方面军第57集团军和保加利亚第1集团军在巴拉顿湖以南转入进攻，4月2日解放匈牙利的石油中心瑙吉考尼绕市，并向西北方向发展进攻。
苏军乌克兰第2方面军左翼于3月门日转入进攻，突破德军多瑙河以南防御后向杰尔方向发展进攻，以部分兵力进至科马罗姆地域，切断了德军埃斯泰尔格姆-托瓦罗什集团西逃之路，并于27日将其肃清。至28日，第46集团军肃清了多瑙河南岸埃斯泰尔戈姆至拉包河口地段之敌，攻占了科马尔诺。杰尔，并与4月2日在多瑙河与新锡德尔湖之间进抵奥匈边界。乌克兰第3方面军的部队于4月1日至4日攻占肖普朗和新维也纳，前出到维也纳的接近地。
德军被彻底赶出匈牙利的日子愈来愈近，他们对匈牙利的掠夺也更加猖狂。城市变成了废墟，农村被洗劫一空，人民财产损失约40%。与德国占领者勾结的萨拉希集团、地主及资本家们，带着黄金储备和匈牙利的其他国宝逃往西方。
4月4日，德军的最后一支部队被赶出了匈牙利。匈牙利人民群众热情欢呼全国解放。全国到处都举行集会和游行，庆祝这个意义重大的事件。匈牙利政府专门作出决议，规定4月4日为解放节。从此以后，匈牙利人民每年都隆重庆祝这个伟大节日。
布达佩斯战役的胜利是苏联、罗马尼亚和匈牙利三国军队密切协同、共同奋战的结果。在解放布达佩斯的战斗中，罗马尼亚的一些兵团和匈牙利布达志愿团，都曾与苏军并肩作战。苏军与保、罗集团军之间组织协同的方法富有教益。
在布达佩斯战役中，苏、罗、保三国军队取得了在大工业城市实施战斗的丰富经验，尤其在使用强击群和在敌坦克占压倒优势条件下建立合围的对外正面及强渡多瑙河、蒂萨河等方面，他们取得的经验更为丰富。这些宝贵的经验，迄今仍具有重要的借鉴意义。