Начать «преследование» намечалось вечером 17 января. Именно в это время последовал удар 560 танков на участке 135-го стрелкового корпуса. В первые сутки немецкие танковые части продвинулись на глубину 16–30 км и были ненадолго задержаны лишь на рубеже канала Шарвиз. Части советского 7-го мехкорпуса оказались в окружении. К району прорыва срочно перебрасывался 18-й танковый и два стрелковых корпуса. С утра 19 января немцы форсировали канал и, развивая наступление по расходящимся направлениям, к утру 20 января вышли к Дунаю, в районе Дунапентеле. 18-й танковый и 133-й стрелковый корпуса, которым надлежало остановить врага на канале, оказались отрезанными от своих войск. За двое суток противник добился значительного оперативного успеха. Продвинувшись на 55 км, он расколол войска 3-го Украинского фронта на две части.
22 января Ставка приказала Толбухину продолжать жесткую оборону на направлении Комарно и одновременно сосредоточить юго-западнее Будапешта 23-й танковый и один стрелковый корпус, с тем чтобы нанести контрудар между озером Веленце и Дунаем в направлении Шарошда. Толбухин должен был нанести встречный контрудар между Дунаем и каналом Шарвиз. Одновременно указывалось на необходимость усилить оборону по восточному берегу Дуная и не допустить его форсирования врагом.
Принятые меры несколько улучшили положение. С 20 по 26 января продолжались упорные бои в районе Секешфехервара, восточнее и северо-восточнее озера Веленце. 22 января 21-й гвардейский стрелковый корпус вынужден был оставить Секешфехервар и отступить на 7–8 км к северо-востоку. Решающие события развернулись между озером Веленце и Дунаем. Противник 22 января возобновил наступление, нанося массированный удар на узком участке, прорвал советскую оборону и к исходу 24 января вышел к Барачке, оказавшись в 30 км от окруженной в Буде группировки. В последующие два дня он продвинулся еще на 10 км в северо-западном направлении и окончательно выдохся.
27 января, сосредоточив две ударные группировки и введя в сражение новую, 26-ю армию, которую возглавил генерал Гаген, Толбухин нанес удары по флангам немецкого клина. 2 февраля встретились ударные группировки 26-й и 4-й ударной армий, противник был выбит с западного берега Дуная. Повернув затем на запад, обе армии, а также 135-й стрелковый корпус армии Шарохина к исходу 7 февраля отодвинули линию фронта на 25–35 км от Дуная, где по приказу командующего фронтом перешли к обороне.
Обе противоборствующие стороны проявили высокое искусство маневрирования силами, оперативными резервами и подвижными группами. Обе не добились своих конечных целей. Немцам не удалось деблокировать окруженную группировку и восстановить свою оборону по Дунаю. Удары противника на внешнем фронте заставили маршала Толбухина на внутреннем фронте окружения перейти к обороне.
Задача по ликвидации противника в Будапеште легла на 2-й Украинский фронт. Бои за город начались 27 декабря и продолжались 49 дней. Все это время в наступательных действиях одновременно участвовало не более трех стрелковых корпусов. Остальные соединения действовали на внешнем фронте.
Будапешт, расположенный на путях в Австрию, был превращен в важнейший узел обороны стратегического значения, куда были стянуты значительные силы. Вынужденный после 26 декабря оставить вторую и третью полосы обороны противник оттянул войска в Будапешт, внутри которого было построено до 110 узлов сопротивления и более 200 опорных пунктов. В целях обороны широко использовались подвалы, метро, канализационная сеть, каменные здания и заборы.
Командующим окруженной группировкой был назначен командир 9-го армейского корпуса СС обергруппенфюрер Пфеффер-Вильденбрух, который подчинялся командующему 6-й армией.
Бои в восточной части города — Пеште продолжались до 18 января. В ликвидации участвовали 30-й стрелковый и 7-й румынский корпуса 7-й гвардейской армии и 18-й отдельный гвардейский корпус. Они были усилены двумя стрелковыми дивизиями и шестью тяжелыми артиллерийскими бригадами. Поначалу единого управления ими не было. С 12 января все советские части в восточной части города были подчинены командиру 18-го корпуса генералу И.М. Афонину. 18 января Пешт был полностью очищен от врага: было уничтожено свыше 35 тысяч и взято в плен 62 тысячи солдат и офицеров противника.
В Буде сражались, кроме 18-го гвардейского корпуса, 37-й и 75-й корпуса 3-го Украинского фронта. С 22 января, после ранения Афонина, управление принял генерал Манагаров. Бои в Буде шли с 22 января по 13 февраля, их интенсивность зависела от событий на внешнем фронте. Были и другие причины, замедлявшие темп наступления: неграмотные действия при ведении уличных боев. Офицер-направленец докладывал в Генеральный штаб: «Затянувшиеся бои по ликвидации окруженной группировки противника командующий фронтом относит за счет неудовлетворительной организации боя; силы и средства распределены равномерно по всему фронту; действия отдельных штурмовых групп не увязаны между собой; орудия прямой наводки отстают от боевых порядков пехоты; КП и НП в ряде случаев располагаются в помещениях, занятых населением города».
Хотя наступление Будапештской группы советских войск развивалось медленно, все-таки положение окруженной группировки становилось все хуже и хуже, тем более что после 26 января все надежды на прорыв блокады извне исчезли. Командование группировки, оказавшись в отчаянном положении, приняло решение внезапным ударом вырваться из окружения. В ночь на 12 февраля до 16 тысяч немецких солдат и офицеров при нескольких танках и бронетранспортерах попытались прорваться через боевые порядки 75-го стрелкового корпуса в северо-западном направлении, и большей части из них это удалось. 12–13 февраля разрозненные остатки частей противника в Буде были полностью ликвидированы. Прекратил существование 9-й корпус СС, состоявший из 8-й кавалерийской дивизии «Флориан Гейер» и 22-й кавалерийской дивизии «Мария Терезия». Было взято 33 тысячи пленных, в их числе оказался и генерал Пфеффер-Вильденбрух. Отдельные группы противника, прорвавшиеся в район Пербала, были уничтожены к исходу 14 февраля.
17 февраля Будапештская группа войск была расформирована. Всего войсками 2-го Украинского фронта в период с 27 декабря по 14 февраля уничтожено до 50 тысяч и взято в плен 138 тысяч солдат и офицеров.
Советские потери в Будапештской операции составили 320 тысяч человек, в том числе 80 тысяч безвозвратно, 1766 танков и САУ, 4127 орудий и минометов, 293 самолета.
С окончанием операции были высвобождены значительные силы советских войск и созданы условия для дальнейшего наступления на венском направлении. Разгром окруженной в Будапеште группировки создал угрозу коммуникациям войск противника, находившимся в Югославии. Немецкое командование было вынуждено ускорить их отвод. Важным военным итогом действий советских войск под Будапештом явилось то, что они заставили германское командование перебросить на Юго-Западный театр военных действий большое количество войск, особенно танковых и моторизованных, которые были крайне необходимы для отражения наступления Красной Армии на варшавско-берлинском направлении в январе-феврале 1945 года.
«В результате девятого удара советские войска разгромили часть сил группы армий «А», группу армий «Юг» и частично группу армий «Ф». От врага была очищена почти вся территория Венгрии, и ее новое правительство объявило войну Германии. Была оказана прямая помощь освободительной борьбе чехословацкого и югославского народов против немецко-фашистских оккупантов. Разгромив фашистские войска на территории Венгрии и Югославии, предотвратили готовившуюся предательской кликой Тито оккупацию Югославии и других стран Балканского полуострова англо-американскими войсками».
Битва за Венгрию гремела до апреля 1945 года и обошлась Красной Армии в 113 тысяч убитыми и умершими от ран, 290 тысяч ранеными.
20 января 1945 года в Москве представители Временного национального правительства подписали соглашение о перемирии, которое в основном повторяло условия перемирия с Румынией и Болгарией.
После войны советские войска продолжали оккупацию Венгрии, «командование в этот период наряду с административными мерами по установлению порядка в тылу армии уделяло огромное внимание идеологической борьбе против активизирующейся реакции, развернув ее через органы администрации и партийные организации таким образом, чтобы не допустить вмешательства во внутренние дела Венгрии». А внутренние дела вершили, конечно же, коммунисты. Компартию возглавила группа функционеров, прибывших из московской эмиграции во главе с Матияшем Ракоши. В отличие от коммунистов-аборигенов, оставшихся в годы войны в стране, они, проведя много лет вдали от родины и не зная венгерской действительности, были уверены, что народ только их и ждал, только и мечтал, что о пролетарской диктатуре образца 1919 года.