Оба фронта начали наступать на рассвете 20 августа одновременно. Артиллерийский удар, нанесенный в 7:40 утра, был настолько силён, что первая полоса немецкой обороны была полностью уничтожена. Вот как описывает состояние немецкой обороны в своих воспоминаниях один из участников тех боев с советской стороны:
«Когда мы двинулись вперёд, то на глубину примерно 10 километров местность была чёрной. Оборона противника практически была уничтожена. Вражеские траншеи, вырытые в полный рост, превратились в мелкие канавы глубиной не более чем по колено. Блиндажи были разрушены. Иногда попадались чудом уцелевшие блиндажи, но находившиеся в них солдаты противника были мертвы, хотя не видно было следов ранений. Смерть наступала от высокого давления воздуха после разрывов снарядов и удушья».
Удары были такой силы, что оборона румын была прорвана в первый же день на тактическую глубину, то есть на 10–16 км. Через несколько часов после начала наступления в прорыв вошла б-я танковая армия генерала А. Г. Кравченко. Такого примера история современных войск еще не знала. В течение суток было разбито сразу 9 дивизий.
20 августа при прорыве в боях в районе Тыргу-Фрумос отличился сержант Александр Шевченко. Продвижение его роты было под угрозой срыва из-за ведущегося из дзота огня противника. Попытки подавить дзот артиллерийским огнем с закрытых огневых позиций успеха не принесли. Тогда Шевченко бросился на амбразуру и закрыл ее своим телом, открыв дорогу штурмовой группе. За совершенный подвиг Шевченко посмертно было присвоено звание Героя Советского Союза.
В армейской группе «Думитреску» обе дивизии 29-го румынского корпуса совершенно распались, а в группе «Велер» были разгромлены пять румынских дивизий. К исходу 21 августа войска 2-го Украинского фронта окончательно сокрушили оборону противника. Расширив прорыв до 65 км по фронту и до 40 км в глубину, они овладели городами Яссы и Тыргу-Фрумос и вышли на оперативный простор. Войска 3-го Украинского фронта продвинулись на глубину 35 км, расширив прорыв по фронту до 90 км, и устремились навстречу соседям. Кольцо вокруг 6-й немецкой армии неуклонно сжималось, её командующий бежал. С утра 22 августа немецкое командование начало отвод войск с кишинёвского выступа за реку Прут. «Но было уже слишком поздно», – скажет потом в своих мемуарах Г. Фриснер. К концу дня ударные группировки двух Украинских фронтов перехватили основные пути отхода противника на запад. А еще через сутки представитель Ставки на фронтах Маршал Советского Союза С. К. Тимошенко в 23 часа 30 минут доложит И. В. Сталину:
