苏军攻克布达佩斯后，德军统帅部为了扭转彻底毁灭的命运，于1945年2月中旬从西线阿登山脉抽调出装备有最新式坦克的党卫军坦克第六集团军进入匈牙利巴拉顿湖地域，为转入反攻创造条件。
苏军乌克兰第三方面军所面对的德军，集中了南方集团军群和E集团军群所属31个师、5个战斗集群、1个摩托化旅、4个强击火炮旅，计有官兵43.1万人；火炮5630门、坦克和强击火炮877辆（门）、装甲输送车900辆、飞机850架。德军在坦克和强击火炮方面占优势，总数为苏军的2.1倍。
德军统帅部布置如此强大的兵力，是妄图粉碎乌克兰第三方面军，恢复多瑙河防御，继续盘踞匈牙利的石油产地，消除苏军对奥地利工业区和德国南部工业区的威胁。
苏军最高统帅部大本营了解了德军的意图后，决心以乌克兰第三方面军实施顽强而积极的防御，疲惫和消耗德军突击集团，尔后向西南方向发展进攻。
方面军编成内计有37个步兵师、6个保加利亚步兵师、2个坦克军、1个机械化军、1个骑兵军，共有官兵约40.7万人、火炮7000门、坦克和自行火炮407辆、飞机965架。
方面军的战役布势为两个梯队。第一梯队由近卫第四诸兵种合成集团军、第二十六集团军、第五十七集团军编成，第二梯队为第二十七集团军，而近卫第一机械化军、近卫第五骑兵军步兵第八十四师和6个炮兵旅为方面军预备队。方面军的基本兵力集中在德军主力可能进攻的近卫第四集团军和第二十六集团军的防御地带。
防御计划拟定了数种行动方案，并根据德军可能实施的突击情况，一一进行过实兵演练。在陆军防御作战中，由乌克兰第三方面军所属空军第十七集团军和乌克兰第二方面军所属空军第五集团军一部实施火力支援。
德军的进攻于1945年3月5日夜间开始，苏军进行了顽强、积极的防御。激烈战斗持续了10天10夜，双方参战兵力超过80万人，火炮12500余门、坦克和强击火炮约1300辆、飞机1800余架。
苏军广泛机动预备队和炮兵，各部队和兵团坚韧不拔，积极防御，致使德军一筹莫展。德军只取得了一些战术成果，即楔入苏军韦伦采湖以南的防御12千米，楔入沙尔维兹运河以西的防御约30千米，但却为此损失4万余人和坦克、强击火炮约500辆（门）、火炮300门。
遭受重创后，德军于3月15日被迫停止进攻，转入防御。通过巴拉顿湖战役，苏军完全粉碎了德军统帅部在苏德战场南翼阻止苏军进攻的企图。
3月16日下午，经过强大的炮火准备和航空火力准备后，苏军乌克兰第三方面军近卫第九、第四集团军转入进攻。
开始时，德军惊惶失措，未进行认真抵抗，但很快即恢复了被炮火和飞机袭击打乱了的指挥系统。许多地段上的德步兵和坦克一起开始反击。至3月16日日终时，苏军推进不过3～7千米。
苏军最高统帅部大本营根据当时态势，当天就把近卫坦克军第六集团军调给乌克兰第三方面军，命令利用该集团军发展方面军突击集群的攻势，并与第二十七集团军共同击溃党卫军第六集团军。方面军右翼部队粉碎了德军的顽抗，于进攻的第三天傍晚把突破口扩大到36千米，向纵深推进达20千米。这时，德军又把预备队和由未遭冲击的地段调来的部队派到突破地段，利用山区地形进行顽抗。
为了加快进攻的速度，3月19日晨，近卫坦克第六集团军奉命投入近卫第九集团军地带的交战。方面军司令员要求这两个集团军尽快完成对党卫军第六坦克集团军的包围。此外，还命令从3月20日晨开始，以近卫第四集团军一部以及第二十六、第二十七集团军的兵力向别尔希达、波尔加迪迪、列普申实施突击。
第十八坦克军和近卫第一机械化军在第二十六、第二十七集团军进攻地带内作战。方面军在执行任务过程中，使德军受到重创。尽管如此，德军仍不惜代价地拼命抵抗，以使自己的部队免遭合围，撤出韦伦采湖和巴拉顿湖之间的地域。
有鉴于此，苏军最高统帅部大本营批准方面军使用空军第十八集团军的部分兵力。3月21日夜间，该集团军的远程轰炸机袭击了铁路枢纽维斯普雷姆。空军第十七集团军的轰炸机和强击机消灭了行进中的德军纵队，摧毁了德军的通信枢纽部、防御工事以及停放在机场上的飞机。
盟军航空兵与苏军协同于1945年3月下半月轰炸了奥地利南部、匈牙利西部和斯洛伐克南部境内的一些机场、铁路枢纽、桥梁和工业设施。
由于采取了上述种种措施，乌克兰第三方面军主力的进攻发展得比最初几天要快。至3月22日黄昏，党卫军第六坦克集团军主力几乎全部被围，但是未能全歼。德军以巨大代价撤走了相当数量的有生力量和技术兵器。
3月23日，苏军最高统帅部大本营批准了乌克兰第三方面军军事委员会提出的下一步行动计划，并作了若干修改。
方面军受命向帕波、肖普朗，而不是在方面军司令员原先提议的桑博特黑伊实施主要突击。为此，近卫第九集团军和近卫第六坦克集团军进攻克塞格，近卫第四集团军被重新部署到近卫第九集团军的右翼地带，以便此后与近卫第九集团军和近卫第六坦克集团军一起进攻维也纳。
第二十六集团军向桑博特黑伊实施突击，而第二十七集团军则向佐洛埃格塞格实施突击。第五十七集团军和保加利亚第一集团军在4月5～7日前占领端古考尼绕地域。方面军的队伍接到任务后，立即朝指定方向实施进攻，进展顺利。
3月29日，苏军乌克兰第三方面军第五十七集团军和保加利亚第一集团军在巴拉顿湖以南转入进攻。4月2日解放匈牙利的石油中心端古考尼绕市，并向西北方向发展进攻。
苏军乌克兰第二方面军左翼于3月17日转入进攻，突破德军多瑙河以南防御后向杰尔方向发展进攻，以部分兵力进至科马罗姆地域，切断了德军埃斯泰尔格姆一托瓦罗什集团西逃之路，并于27日将其肃清。
至28日，第四十六集团军肃清了多瑙河南岸埃斯泰尔戈姆至拉包河口地段之德军，攻占了科马尔诺、杰尔，并与4月2日在多瑙河与新锡德尔湖之间进抵奥匈边界。乌克兰第三方面军的部队于4月1日至4日攻占肖普朗和新维也纳，前出到维也纳的接近地。
德军被彻底赶出匈牙利的日子愈来愈近，他们对匈牙利的掠夺也更加猖狂。城市变成了废墟，农村被洗劫一空，人民财产损失严重。与德国占领者勾结的萨拉希集团、地主及资本家们，带着黄金储备和匈牙利的其他国宝逃往西方。
4月4日，德军的最后一支部队被赶出了匈牙利。匈牙利人民热情欢呼全国解放。全国到处都举行集会和游行，庆祝这个意义重大的事件。匈牙利政府专门作出决议，规定4月4日为解放节。
从此以后，匈牙利人民每年都隆重庆祝这个伟大节日。布达佩斯战役的胜利是苏联、罗马尼亚和匈牙利三国军队密切协同、共同奋战的结果。在解放布达佩斯的战斗中，罗马尼亚的一些兵团和匈牙利布达志愿团，都曾与苏军并肩作战。
在布达佩斯战役中，苏、罗、保三国军队取得了在大工业城市实施战斗的丰富经验。尤其在使用强击群和在对方坦克占压倒优势条件下建立合围的对外正面及强渡多瑙河、蒂萨河等方面，他们取得的经验更为丰富。这些宝贵的经验，迄今仍具有重要的借鉴意义。