里斯纳过虑了，并要凯特尔告诉弗里斯纳的主要负责作战的军官冯·特罗塔，南乌克兰集团军群的任务将是守住前线，不必为后方操心。德军最高统帅部夏初曾认为，苏军将在巴尔干而不会在白俄罗斯实施大规模的进攻战役。但是，当事态证明这一估计错了，而且这场进攻已指向布施的中央集团军群并取得了胜利，这时他们又普遍认为苏军暂时筋疲力尽，很想获得喘息之机。苏军紧接着白俄罗斯的进攻战役又对巴尔干发动一场新的大规模进攻战役，当然完全没有被预料到。
至7月，罗马尼亚与苏联取得了密切联系。8月间，罗马尼亚军队中有些部队已通过夜间越过战线的那些人与德涅斯特河以北的苏军进行了接触。作为脱离德国的第一步，是把可能坚持效忠老盟友而不愿效忠新盟友的重要的罗马尼亚指挥官撤掉，并采取预备性措施将德国指挥官孤立起来，不让他们控制罗马尼亚部队。罗马尼亚第4集团军司令拉科维特扎似乎参预了阴谋。仅在苏军进攻前几天，他突然被阿弗拉麦斯库接替。拉科维特扎回到布加勒斯特改任参谋总部作战部部长。这一调动并没有通知弗里斯纳和韦勒。紧接着苏军进攻之后，8月22日，阿弗拉麦斯库又被罗马尼亚总参谋长斯蒂弗莱接替。从8月21日起，年青的国王米哈伊的心腹阿尔迪亚一直在与马利诺夫斯基的第2乌克兰方面军接触。
苏军进攻罗马尼亚的是苏军的左翼、紧靠黑海的托尔布欣的第3乌克兰方面军，沿黑海海岸进攻；其右翼是马利诺夫斯基的第3乌克兰方面军，在内地。它们在二百五十英里宽的正面上联合进攻。第3乌克兰方面军有一个机械化军和四个步兵集团军（什列明的第46集团军、沙罗欣的第37集团军、加根的第57集团军以及别尔扎林的第5突击集团军）。第2乌克兰方面军有克拉夫钦科的第6坦克集团军和六个步兵集团军（加拉宁的第4近卫集团军、科罗捷耶夫的第52集团军、特罗费缅科的第27集团军、舒米洛夫的第7近卫集团军、日马琴科的第40集团军以及三个独立的军）。苏方的总兵力是九十个步兵师、六个坦克和机械化军、一千四百辆（门）坦克和自行火炮以及一千七百架飞机。据说官兵总数达九十万，其中三分之一以上是那年6月份以前三个月内从城镇和乡间招募来的乌克兰新兵。铁木辛哥作为苏军最高统帅部代表被派去协调这两个方面军，这时他的声望已远不及朱可夫和华西列夫斯基那样高。
马利诺夫斯基的第2乌克兰方面军按计划突入雅西西北方向地区，然后沿普鲁特河西岸直捣伐斯卢伊…胡希地区以便与托尔布欣的第3乌克兰方面军会合。第3乌克兰方面军将从德涅斯特河下游宾杰里和提腊斯波耳以南的桥头堡向塞莱梅特和胡希实施进攻。这两翼包围将把德军第6集团军围困在基希涅夫地区。此后，第3乌克兰方面军将向南挺进，越过多瑙河进入多布罗加，其间，掩护其右翼的第2乌克兰方面军则向西南的普洛耶什蒂和布加勒斯特以及西部的喀尔巴阡山和特兰西瓦尼亚阿尔卑斯山的山垭口进军。
按照计划，苏军将按通常的样式实施进攻，即把最初的突破口选在罗马尼亚部队据守的地区，以便把夹在罗马尼亚第3集团军和第4集团军之间的德军第6集团军围困起来。这次作战计划，在某些方面同过去在斯大林格勒歼灭德军第6集团军的作战计划相似，不过这次不打算让罗马尼亚人参战。8月19日夜晚，据德军报告，苏军方面有火光信号和照明弹，并得到罗马尼亚人的答复，越过前线到苏军去的人数也有增加。
苏联在叙述这次战役的历史著作中，没有提及苏罗之间的密谋，然而却明显有意把这次战役描绘成经过精心策划和巧妙实施的一次战役，甚至是苏军战胜德罗联军的典范。此外，它还有一种倾向，即过分强调苏军欺骗和伪装措施的作用，为此还引用了架设的伪装网的平方码数。事实上，大部分集结在雅西和提腊斯波耳两个地区内的苏军都被德军从空中侦察到了，而且在战术地幅内，许多苏军指挥员几乎不屑掩饰他们的意图。8月18日至20日，每夜都有看不到尽头的、车灯开得雪亮的苏军卡车队越过第79步兵师的防线，驶向罗马尼亚第5骑兵师的防区。事后证明，这也不是什么疑兵之计。可是铁木辛哥在某种程度上的确获得了成功，因为他使弗里斯纳作了完全错误的判断，即相信马利诺夫斯基将在普鲁特河和塞勒特河之间实施主要突击，而托尔布欣仅仅将轴心国部队紧追过德涅斯特河下游。
8月19日，星期六，晴空无云，天气炎热，苏军沿整个战线以连和营为单位作了无数次试探性进攻。当天傍晚，第6集团军、第8集团军和第4航空队的参谋长们在斯拉尼克的弗里斯纳的司令部里开会，一致认为翌日苏军就会发动总攻。他们对一项代号为“熊”的有组织的撤退计划进行了审查，但是他们还不能把这个计划传达给部队，因为实施这一计划的决定权是留给元首的。其次，他们还感到，部队如果不知道有撤退的计划，那末作战时思想会比较稳定。
8月20日上午，经过一番短促猛烈的炮火准备，第3乌克兰方面军的别尔扎林的第5突击集团军企图将第6集团军布申哈根的第52军牵制在基希涅夫以南，左翼加根的第57集团军和沙罗欣的第37集团军则突入罗马尼亚第3集团军防线。该集团军的组成部分，即冯·贝希托尔德斯海姆的第29军的两个罗马尼亚师秘密撤走了，致使第6集团军右翼部队波斯特尔的第39军遭到猛烈的进攻。往西，在德军第6集团军的西北方向，马利诺夫斯基指挥的第2乌克兰方面军迅速突破了罗马尼亚第4集团军在雅西西北的防御体系。好几个罗马尼亚师退出了战场，留下德军单独作战。第一天的下午，特罗费缅科的第27集团军和科罗捷耶夫的第52集团军已向前推进了十二英里。克拉夫钦科的第6坦克集团军接着投入战斗，第二天就拿下了雅西并抵达开阔地。德国人这时还深信第3乌克兰方面军在东部的进攻是辅助性的，但是到8月21日傍晚，第3乌克兰方面军切断了德军第6集团军和罗马尼亚第3集团军的联系。第二天，第3乌克兰方面军的左翼部队什列明指挥的第46集团军就包围了杜米特雷斯库的罗马尼亚军队并把他们牵制在海边。苏联空军的空袭规模巨大，势不可挡。
至此，显而易见的是，大部分罗马尼亚军队正在不战而退。在苏军进攻的第二天，安东奈斯库会见弗里斯纳时也不得不承认这一情况。可是还有更糟糕的报告传来：德军的联络参谋和特遣队被罗军不是解除武装就是逮捕，德军的电话线被切断；罗军拒不服从任何命令，除非是来自布加勒斯特的命令，这意味着德国人的命令被罗军以各种不同的借口抵制掉了。德军一点都没有觉察到敌军已经深入他们后方许多英里。8月21日，据罗马尼亚第5骑兵师的士兵说，他们已经溃散，丢下武器离开了战场。在雅西附近的德军第79步兵师从枪炮声和苏军对它后方十二英里的空袭，才得知这一真实情况。德军第3山地师遭到好几百名穿罗马尼亚制服的士兵的进攻。这些士兵表现出的顽强斗志，使人怀疑他们是苏军士兵。
轴心国一方的防御已经土崩瓦解。弗里斯纳说，他在8月21日意识到德军第6集团军如果再不渡河到普鲁特河的西岸就要面临险境，他便自己承担责任，下达了撤退的命令。装备有用于攻打地面目标的重型高炮的机械化部队，被派回去掩护普鲁特河的渡口，第二天，当德军第6集团军重归集团军群控制时，罗马尼亚军队从指挥系统中被划了出去。德军第6集团军把第29军从罗马尼亚军队中抽了回来，并且还开始把原先分属罗军指挥的德军师收归德军自己指挥。当元首开始撤退的命令下达到南乌克兰集团军群司令部时，德军第6集团军和第8集团军已经在后撤了。
8月21日傍晚，苏军的几个方面军奉命对普鲁特河西岸的胡希实施钳形突击，以完成对德军第6集团军和那些位于韦勒集群右翼的德军兵团的合围。苏军坦克和机械化集群在沿河谷伸展的几条良好公路上迅速向东南驶去，并且在德军还未正式开始撤退时就在第6集团军以西大约四十英里占领了普鲁特河西岸的大片土地。8月23日，德军六个军司令部以及二十个师的主要部队都被包围在德涅斯特河和普鲁特河之间的大口袋中，第6集团军的司令部象两年前的保卢斯的司令部一样未被包围。8月24日，马利诺夫斯基和托尔布欣的部队在胡希…列奥沃地区会师。由于苏军继续迅速朝南和西南两个方向运动，弗里斯纳就面临三重任务：既要保卫和撤走在罗马尼亚大量的德国军事和民事机构，又要建立一条新的战线以阻止苏军向西突入匈牙利，同时还要把第6集团军从普鲁特河以东的包围圈中解放出来。可是，他仅剩下七十八门强击火炮和四十五辆坦克了。
8月23日傍晚，安东奈斯库在向国王汇报了战争局势之后，就与国防大臣潘塔齐和内务大臣瓦西利乌一起被捕。罗马尼亚秘密警察局长克里斯特斯库因为安东奈斯库进宫晋见国王未回而警觉起来，便立即向德国使馆作了汇报。基林格尔把这一情报当成胡言乱语，根本未加注意。可是，当晚十时，国王宣布成立以萨纳捷斯库为首的新政府，并向全国人民发表广播演说，宣布战争已经结束，罗马尼亚军队应停止敌对行动。他还说，德军务必在十四天内撤出罗马尼亚。
那天夜晚，元首和他的两个司令部（德军最高统帅部和陆军总部）不断发出各种相互矛盾的命令。两位罗马尼亚集团军司令斯蒂弗莱和杜米特雷斯库对来自布加勒斯特的消息显然感到意外，但弗里斯纳已决定不能再信任他们。晚上十一时，弗里斯纳打电话报告希特勒，南乌克兰集�