К вечеру 16 февраля войска 7-й армии расширили прорыв по фронту до 11–12 км и в глубину — до 11 км. В ходе развития прорыва артиллерия, несмотря на тяжелые условия, не только огнем, но и колесами сопровождала наступление войск. Разрушение долговременных сооружений артиллеристы производили огнем прямой наводкой.
Создалась угроза обхода с севера советскими войсками узла сопротивления Кархула с дальнейшим выходом 10-го корпуса на пути отхода финнов, оборонявших юго-западный выступ линии Маннергейма. Финское командование, принимая во внимание успехи советских войск в направлении главного удара, в ночь с 16 на 17 февраля приказало отступить своим войскам перед фронтом 7-й армии на вторую оборонительную полосу, а перед фронтом 23-го и 15-го корпусов 13-й армии — с передовой позиции на главную полосу обороны.
С утра 17 февраля советские войска перешли к преследованию. Сопротивление арьергардных частей противника, глубокий снег, бездорожье, разрушенные мосты на немногочисленных дорогах, заграждения с большим количеством мин — все это затрудняло продвижение наших войск. Тяжелая артиллерия отстала. Однако задержать наступление советских войск противнику не удалось. Летная погода позволяла авиации принять активное участие в обеспечении наступления. Легкая артиллерия оказывала своевременную поддержку нашим частям. Темп наступления наших войск возрос по сравнению с темпом прорыва с двух до 6—10 км в сутки.
19 февраля войска 7-й армии подошли ко второй оборонительной полосе в районе Кяпяря — Няюкки и предприняли попытку атаковать ее с хода, но безуспешно. Продвижение правого фланга 7-й армии замедлилось. Уставшие от непрерывных и продолжительных боев войска нуждались в отдыхе и пополнении. 50-й корпус с подвижными группами вышел на рубеж реки Перойоки — озера Муста — Няюкки и вклинился частью сил в оборону противника в районе Пиенперо, но развить успех не смог. К 19 февраля части 10-го корпуса заняли Юханнес и вышли к станции Сомма. 34-й корпусу 20 февраля занял Макслахти, вышел к Финскому заливу и очистил от противника остров Ревонсаари, а 43-я дивизия этого корпуса овладела городом Койвисто. Войска 7-й армии вышли ко второй оборонительной полосе и приступили к подготовке ее прорыва.
13-я армия своим левым крылом (15-м и 23-м корпусами) к 18 февраля с боями вышла к главной оборонительной полосе линии Маннергейма, передний край которой проходил на этом участке по северному берегу реки Салмен-канте, озера Яюряпяярви, озера Муолаярви и южной окраине Муола. Перед 23-м корпусом в межозерном дефиле находился один из сильнейших узлов сопротивления линии Маннергейма — Муола-Иловесский узел, имевший 25 дотов, 21 дзот, 4 железобетонных убежища, которые прикрывались мощными искусственными заграждениями. Захват этого узла обеспечивал прорыв всей обороны между озерами Вуокса и Муолаярви, а также давал возможность ударной группировке 13-й армии сосредоточить усилия на Выборгском направлении для совместных действий с 7-й армией.
Вторая оборонительная полоса с отсечной позицией проходила от северо-западного побережья озера Муолаярви через Пиенперо, озеро Няюккиярви к станции Сомме (у Выборгского залива). Финны удерживали эту полосу, и попытки подвижных частей преодолеть ее с ходу успеха не имели. Упорной обороне финнов способствовала развитая сеть долговременных сооружений, многочисленные искусственные и естественные заграждения, глубокий снег и снежный буран, продолжавшийся до 23 февраля. Но узел сопротивления, расположенный между озерами Мусталампи и Няюккиярви, был захвачен передовыми частями наших армий. Противник удерживал рубеж Пиенперо — северный берег озера Няюккиярви. Но угроза обхода Муола-Ильвесского узла сопротивления с северо-востока силами 62-й дивизии и вклинивание в него с юго-востока частей 136-й дивизии значительно ослабляли его оборону.
Для подготовки к предстоящим боевым действиям и проведения необходимых перегруппировок главным силам 7-й армии и правофланговым корпусам 13-й армии отводилось два дня (26–27 февраля). В течение этих дней штабы спланировали операцию и бой. Начало наступления было намечено командующим фронтом на 28 февраля. Перед армиями были поставлены задачи: 7-й армии овладеть второй оборонительной полосой и в дальнейшем наступать на Выборг, а 13-й армии прорвать главную оборонительную полосу, выйти на рубеж Лохийоки — станция Яюрепя и оказать содействие 7-й армии во взятии Выборга.
На направлении главного удара была создана артиллерийская группировка, артиллерийская плотность в 23-м корпусе доходила до 82-х орудий на 1 км фронта. Дивизии, действовавшие на главном направлении, прорывали главную оборонительную полосу на фронте 1–1,5 км, имея артиллерийскую плотность 75—120 орудий на 1 км фронта, не считая артиллерии групп дальнего действия. С учетом этих групп на участке 136-й дивизии артиллерийская плотность (без учета полковой и зенитной артиллерии и минометов) доходила до 133–135 орудий, то есть достигала плотности, которая имела место в операциях Великой Отечественной войны.
28 февраля войска фронта после артиллерийской подготовки перешли в наступление. 19-й и 50-й стрелковые корпуса 7-й армии прорвали вторую оборонительную полосу в районе Пиенперо. Противник начал отход в северо-западном направлении, оказывая на ряде участков упорное сопротивление. Войска 7-й армии энергично преследовали отступающих финнов. Наибольший успех имела 123-я дивизия, которая вышла на рубеж: станция Перо — Раухата — Итяйнен. За пехотой следовала на лыжах полковая артиллерия, а за ней — дивизионная. После перемещения дивизионной артиллерии смену боевых порядков производила корпусная артиллерия, а за ней — артиллерия большой мощности. Начальники артиллерии корпусов и штабы корпусов не планировали для смены боевых порядков частей использовать имеющиеся дороги и не занимались регулированием движения, что привело к образованию «пробок» на дорогах. В характеристике боевых действий артиллерии Северо-Западного фронта сказано: «…дороги оказывались забитыми, получались пробки, приводившие к тому, что скачок артиллерии в 6–8 км затягивался обычно на 2–3 дня, вместо нескольких часов, а это очень отражалось на темпе всей операции».
3-й, 15-й и 23-й корпуса 13-й армии после артподготовки также перешли в наступление. 17-я и 50-я дивизии 15-го корпуса начали наступление при плохом взаимодействии с артиллерией, организацию которого пришлось заканчивать в процессе артподготовки. «Из-за этого пехота была брошена на полосу, конкретные объекты которой были недостаточно обработаны артиллерийским огнем, и понесла напрасные потери». Неоправданная поспешность в организации прорыва привела к тому, что некоторые артиллерийские командиры не сумели завершить организации взаимодействия и управлять артиллерией в бою. В докладе начальника артиллерии фронта комкор Сивков отмечал: «Штаб артиллерии 50-й стрелковой дивизии показал полную неспособность управлять огнем большого количества артиллерии; организовать управление огнем удалось лишь с помощью представителей штаба артиллерии фронта».
Наступление 23-го корпуса 28 февраля сначала тоже успеха не имело. Пехота, встреченная из долговременных сооружений сильным ружейным и пулеметным огнем, залегла перед надолбами и дальше продвинуться не смогла. Оказалось, что огонь на разрушение с закрытых позиций (19–21 февраля) не обеспечил разрушения обнаруженных дотов. Тогда, воспользовавшись слабостью противника в артиллерии и авиации, начальник артиллерии корпуса принял решение на выдвижение значительного количества артиллерии на открытые огневые позиции для стрельбы прямой наводкой.
Успешная боевая работа артиллерии немедленно сказалась на развитии наступления. Вскоре 23-й корпус успешно повел наступление, овладел Муола-Ильвесским узлом сопротивления и начал преследование противника в направлении Ристеппяля — станция Хейниоки.
Финны, прикрываясь заграждениями и ружейно-пулеметным огнем, под ударами наших войск начали отход, сжигая населенные пункты. Успешно развивая наступление, 15-й и 23-й корпуса к 1 марта вышли на фронт: западный берег реки Вуокса — станция Ристсеппяля. Главная оборонительная полоса была преодолена войсками на всем протяжении. При разгроме противника советскими войсками было захвачено до 70 дотов. Только части 15-го корпуса захватили 36 дотов, более 12 дзотов, много орудий и боеприпасов.
Успех в наступлении в значительной мере был обеспечен тем, что артиллеристы смело выдвигали орудия на открытые огневые позиции и разрушали доты огнем прямой наводкой (95-й гаубичный полк, 202-й гаубичный полк большой мощности, 49-й корпусный тяжелый артиллерийский полк и др.).
Неся огромные потери в людях и вооружении, финны совершили отход на всем 60-километровом фронте от озера Вуокса до Выборгского залива. Подвижные отряды продолжали преследование. К 1 марта войска 7-й армии подошли к позициям, непосредственно прикрывавшим Выборг, а 13-я армия развивала наступление в северном и северо-западном направлениях, одновременно ведя подготовку к форсированию частью сил реки Вуокса в ее среднем течении.
