Замыслом советского командования предусматривалось нанести несколько ударов в широкой полосе, окружить и одновременно рассечь вражескую группировку на части и уничтожить их по отдельности. К проведению операции Ставка Верховного главнокомандующего привлекла 2-й и 1-й Белорусские, 1-й Украинский фронты, часть сил Балтийского флота, 18-ю воздушную армию, Днепровскую военную флотилию – всего до 2,5 миллионов человек, 41 600 орудий и минометов, 6300 танков и самоходных артиллерийских установок, 8400 самолетов.
Придавая исключительное значение берлинскому направлению, главное командование вермахта развернуло на нем 3-ю танковую и 9-ю армии группы армий "Висла", 4-ю танковую и 17-ю армии группы армий "Центр", авиацию 6-го воздушного флота и воздушного флота "Рейх". В состав этой группировки входили 48 пехотных, четыре танковые и десять моторизованных дивизий, 37 отдельных полков и 98 отдельных батальонов, два отдельных танковых полка – всего около одного миллиона человек, восемь тысяч орудий и минометов, свыше 1200 танков и штурмовых орудий, 3330 самолетов.
Район боевых действий изобиловал большим количеством рек, озер, каналов и крупных лесных массивов, которые использовались противником при создании системы оборонительных полос и рубежей. Одерско-Нейсенский оборонительный рубеж глубиной 20-40 километров включал три полосы. Передний край первой полосы прикрывался минными полями плотностью минирования до двух тысяч мин на один километр. В пределах второй полосы, оборудованной по западным берегам многочисленных рек, находились Зеловские высоты, возвышавшиеся над долиной Одера на 40-60 метров. Основу третьей полосы составляли населенные пункты, превращенные в сильные узлы сопротивления. Далее в глубине размещался Берлинский оборонительный район, состоявший из трех кольцевых обводов и самого города, подготовленного к длительному сопротивлению.
В 5 часов утра 16 апреля 1945 года в полосах наступления главных ударных группировок двух советских фронтов началась мощная артиллерийская подготовка. Советская артиллерия выпустила около 500 тысяч снарядов и мин всех калибров. Одновременно бомбардировщики сбросили более 1500 тонн бомб. Эффективность этого удара была такой, что в первой линии немецкой обороны было выведено из строя до 70% личного состава врага.
Однако вскоре германские войска, опираясь на сильную и хорошо подготовленную вторую полосу обороны, стали оказывать яростное сопротивление на Зееловских высотах. По всему фронту разгорелись ожесточенные бои. День за днем, преодолевая сопротивление немцев, обороняющихся в многочисленных опорных пунктах, каждый раз при этом осуществляя артиллерийскую и авиационную подготовку, стрелковые и танковые дивизии Красной Армии последовательно прорывали внешний оборонительный обвод обороны Берлина. Одновременно от столицы Германии изолировали многочисленную и хорошо вооруженную франкфуртско-губенскую группировку противника.
20 апреля первые советские танки ворвались на окраины Берлина. 25 апреля западнее Потсдама соединились 2-я и 4-я гвардейские танковые армии - войска 1-го Белорусского и 1-го Украинского фронтов окружили берлинскую группировку врага полностью. К этому времени на севере Германии войска 2-го Белорусского фронта Маршала Советского Союза Константина Рокоссовского форсировали Одер. Прорвав оборону противника, они сковали боями 3-ю немецкую танковую армию, лишив ее возможности нанести контрудар по блокирующим Берлин советским войскам.
Завершающий этап Берлинской наступательной операции - штурм города - начался 26 апреля. Город был поделен на сектора и укрепрайоны с гарнизонами. Советские войска использовали тактику штурмовых отрядов и групп, для стрельбы прямой наводкой привлекались тяжелые орудия и реактивная артиллерия. Город непрерывно бомбила советская авиация.
На земле на прямую наводку выводились тяжелые гаубицы и "Зверобои" - самоходно-артиллерийские установки ИСУ-152, которые использовались для уничтожения и подавления огневых точек в домах и зданиях.
В качестве последнего средства против отказывающихся сдаваться групп врага, широко использовались огнеметные подразделения Красной Армии. Бойцы с ранцевыми огнеметами, подбираясь как можно ближе к опорным пунктам немцев, сожгли множество укрепленных зданий, штурм которых был чреват большими потерями с нашей стороны.
К 28 апреля советские войска овладели большей частью города. Берлинский гарнизон был зажат на узкой полосе южнее реки Шпре. 30 апреля советские войска взяли штурмом здание Рейхстага и водрузили на нем Знамя Победы. В тот же день Гитлер покончил жизнь самоубийством. 2 мая гарнизон Берлина капитулировал, последние отказавшиеся сдаться подразделения были ликвидированы к 5 мая.
В период с 3 по 8 мая войска 1-го Белорусского фронта в широкой полосе выдвигались к реке Эльба. Действовавший севернее 2-й Белорусский фронт к тому времени завершил разгром немецкой 3-й танковой армии, вышел к побережью Балтийского моря и на рубеж Эльбы. 4 мая на участке Висмар, Грабов его соединения установили контакт с частями английской 2-й армии.
В ночь на 9 мая в берлинском районе Карлсхорст был подписан Акт о капитуляции вооруженных сил фашистской Германии.
Берлинская стратегическая наступательная операция продолжалась 23 дня. Ширина фронта боевых действий достигала 300 километров, глубина фронтовых операций – 100-220 километров, а среднесуточные темпы наступления – 5-10 километров. В рамках Берлинской операции были проведены Штеттинско-Ростокская, Зееловско-Берлинская, Котбус-Потсдамская, Штремберг-Торгауская и Бранденбургско-Ратеновская фронтовые наступательные операции.
В ходе Берлинской операции 2-й и 1-й Белорусские, 1-й Украинский фронты разгромили 70 пехотных, 12 танковых и 11 моторизованных дивизий, три боевые группы, 10 отдельных бригад, 31 отдельный полк, 12 отдельных батальонов и две военные школы. Они пленили около 480 тысяч солдат и офицеров немецко-фашистских войск, захватили 1550 танков, 8600 орудий, 4150 самолетов.
Потери советских войск составили 274 184 человека, из них 78 291 – безвозвратные, 2108 орудий и минометов, 1997 танков и самоходных артиллерийских установок, 917 боевых самолетов.
За мужество, героизм и высокое воинское мастерство, проявленные в ходе операции, 187 соединений и частей удостоены почетного наименования "Берлинские".
9 июня 1945 года указом Президиума Верховного Совета СССР была учреждена медаль "За взятие Берлина", которой были награждены около 1,082 миллиона советских воинов.