Budapest védelmével kapcsolatban a német és magyar vezetők véleménye erősen megoszlott. Elsősorban Hitler ragaszkodott a város mindenáron való tartásához, ezzel szemben a német tábornokok inkább csak a Pest előterében húzódó védelmi állások (Attilavonalak) tartását érezték célszerűnek. Az oroszok részéről Sztálin erőltette a magyar főváros mielőbbi elfoglalását, és bár a 2. Ukrán Front csapatai még az Alföldön állomásoztak és a szükséges erősítések sem érkeztek meg hozzájuk, Malinovszkij, engedve Sztálin nyomásának, megindította a támadást 1944. október 29-én. Sztálin még Budapest bevételének a dátumát is kitűzte: a Nagy Októberi Szocialista Forradalom évfordulójára, vagyis – az időközben a Szovjetunió által is átvett naptár szerint – november 7-re kellett volna csapatainak a magyar fővárost elfoglalniuk. A kezdeti sikerek után (Kecskemét eleste) ugyan november elején elérték a vörösök Pest déli peremét (Üllő, Vecsés, Gyál, Pestszentimre), de támadásuk kifulladt és súlyos veszteségeik miatt megállásra kényszerültek már november 5-én.
A német-magyar csapatok ezzel pár huzamosan hozzáláttak a főváros megerősítéséhez, és további csapatokat küldtek a frontra. Az oroszok első  támadásának kudarca után a Jugoszláviában harcoló 3. Ukrán Front paran csot kapott, hogy forduljanak északra, és a Dunántúlon át nyomuljanak Budapest felé, bekerítve az ott védekező csapatokat. Malinovszkij viszont nem kívánta megosztani Budapest elfoglalásának dicsőségét Tolbuhinnal, a  3. Ukrán Front parancsnokával, ezért elhatározta, hogy saját csapataival átkel a Dunán, majd bekeríti a fővárost. A Csepel-szigeti sikeres partraszállásukat követően a Duna főágában, Ercsinél próbáltak átkelni a szovjetek december 4-én. A támadás teljes kudarcba fulladt, egyes csapatok 100  százalékos veszteséget szenvedtek. A  helyzetet végül az oldotta meg, hogy Tolbuhin marsall és 3. Ukrán Frontjának csapatai időközben december 8-án elérték Ercsi térségét, és a németek e túlerő elől már kénytelenek voltak visszavonulni. Ugyanakkor Malinovszkij Budapestet észak felől is megpróbálta átkarolni, ezért Hatvan térségében is támadást indított az ercsi harccal azo-nos időben. (Magyarországon itt osztották ki a legtöbb „Szovjetunió hőse” kitüntetést.) Ez lényegesen sikeresebb volt, mivel a németek kénytelenek voltak az itt harcoló alakulatok egy részét a Dunántúlra átcsoportosítani a 3. Ukrán Front ellen. A támadás során az oroszok Vácnál elérték a Dunát, így a főváros körüli gyűrű egyre teljesebbé vált. A főváros bekerítésére irányuló hadműveletek utolsó szakasza december 12-én vette kezdetét, mikor a
3. Ukrán Front parancsba kapta, hogy észak felé előrenyomulva tegye teljessé a főváros körülzárását. December 22-én elérték Bicskét, és két nappal később sikerült teljessé tenniük a gyűrűt.
A főváros védelmével kapcsolatban a magyar vezetés (Szálasi is) ellenezte Budapest végsőkig tartó védelmét, mivel előre látták annak értelmetlen pusztulását. Ők is csupán a Pest előterében húzódó Attila-vonal védelmét tartották szükségesnek. Ezzel szemben Hitler ragaszkodott a város utolsó házig történő védelméhez, amihez tartották magukat a német tábornokok,  bár ők nem látták ezt igazán reálisnak. Utóbbiak kérték is Pest kiürítését, hogy csak a Budai oldalon kelljen védekezniük, kihasználva a budai oldal adta természeti lehetőségeket. Javaslatukat azonban Hitler elutasította. A német kancellár a város bekerítése után Karl Pfeffer-Wildenbruch SS-Obergruppenführernek, a várost védő alakulatok parancsnokának megígérte, hogy felmentik őket. Ígéretét igyekezett is megtartani. A háború utolsó német offenzíváit hajtották végre Magyarországon Budapest felmentésére. Fedőnevük Konrád I, II. és III. volt. Egyik kísérlet sem járt, mint tudjuk, eredménnyel, bár sikerült többször is megközelíteniük a várost, felmenteni mégsem tudták.
Malinovszkij csapatai kihasználták az időjárás számukra kedvező voltát, támadásba lendültek, és sikerült betörniük az Attila II. vonalba is a Soroksár és Maglód közötti szakasz  A 3. Totenkopf SS-Páncéloshadosztály harcjárművei vonulnak el a szomori templom előtt a Konrad I. alatt Szovjet bombázók Budapest felett Látkép a budai várból, szemben a Parlament épülete  kivételével. Az orosz hadvezetés tisztában volt a magyar és német haderők  harcértékével, ezért arra törekedtek, hogy a védőket több csoportra szakítsák, és az így elszigetelődött kisebb  csapatrészeket egyenként számolják fel. A korábban vívott katlancsatáknál (például Sztálingrádnál) szerzett  tapasztalatokat alapul véve dolgozták
ki ezt a tervet. Nemsokára ugyanabba  a helyzetbe cseppentek az oroszok a  fővárosért – ezen belül is a szűkebb belvárosban – vívott harcokban, mint 1942-ben a németek a Volga menti iparvárosnál. Azzal a különbséggel, hogy egy gyönyörű, kulturális értékekben páratlanul gazdag közép-európai várost döntöttek romokba…

A támadásra a legmegfelelőbb terepnek a Fót és Csömör, illetve a Cinkota és Pestszentlőrinc között lévő sík, beépítetlen mezőgazdasági területek voltak a legmegfelelőbbek. Nagy erőkkel
végrehajtott páncélostámadásra a terep nagyon alkalmasnak bizonyult, hiszen a védőknek kevés lehetőséget kínált az ellenállásra a sík, beépítetlen terület.

Az oroszok két irányból kívánták a fő csapást Budapest ellen végrehajtani. Céljuk a pesti hídfő kettévágása lett volna. Az orosz (és román) csapatok kelet-nyugati irányba akartak előretörni egészen a Dunáig, majd ezt követően az így elszigetelt északi és déli védőket megsemmisíteni.

A folyamátkelés

december 4-én a szovjet 46. hadsereg erőszakos folyamátkelést kísérelt meg Ercsi-Érd-Százhalombatta térségében. A Csepel-szigetről a Duna nyugati partjára a szovjetek 1300 löveget irányoztak, de tüzérségi előkészítés mégsem vezette be a folyamátkelést, mivel a meglepetés erejével kívántak élni. A német és magyar csapatok – a német
271. népi-gránátoshadosztály, a német 239. rohamlövegdandár, a magyar 23. Gyaloghadosztály és az 1. Huszárhadosztály – beásott részei uralták a teljes terepszakaszt. A szovjet 37. Gárda-és 23. lövészhadtestek deszantegységei 1944. december 4-én, 23 órakor bocsátották vízre az első rohamcsónakokat. A szovjet 316. lövészhadosztály 1077/1. lövészzászlóalja ért elsőként a túlpartra, de az Érd és az érdi téglagyár közötti partszakaszon védekező német 977. Gránátos Ezred tüzérségi támogatással megállította a támadást. A védők tüzérsége és gyalogsági nehézfegyverzete iszonyatos vérfürdőt rendezett a támadók soraiban. A szovjet 7. és 103. önálló pontonos hidászzászlóaljakat rendkívül súlyos veszteségek érték. Amikor a parton egyes támadó ékeknek sikerült megkapaszkodniuk, a csepeli parton tüzelőállásban lévő szovjet ütegek próbálták meg tüzükkel támogatni az átkelést. December 5-én, a hajnali órákban a 1077/1. lövészzászlóalj az Érd-ófalutól délre lévő magaslatokon próbálta meg áttörni a német védelmet, míg az 1077/2. lövészzászlóalj az áttörési körzetet uraló 152-es magaslatot foglalta el. A zászlóalj 5. százada nyugati irányban elérte a Benta patak vonalát, ahol védelemre rendezkedett be. A 316. lövészhadosztálytól délre a 99. lövészhadosztály 1. és 206. lövészezredei váltottak partot a Dunán, elfoglalták Máriaházát és elvágták a Budapest felé vezető műutat. Ezzel a kora reggeli órákra Százhalombatta és Dunafüred között egy 4 km széles és 3 km mély hídfőt alakított ki a szovjet 23. lövészhadtest. Időben ugyanekkor, december 5-én, hajnali 3 órakor a Csepel-sziget déli végéből, a Lórév és Makád közötti partszakaszokról a szovjet 59. lövészhadosztály átkelési kísérlete véres kudarcba fulladt. Az itt védekező szentesi 2. Honvéd huszárezred katonái és a német 271. utász zászlóalj a zajló Dunába szorította a támadókat, illetve az Adony és Kulcs környékére beszivárgó kisebb szovjet ékeket is felszámolta.
Tomka Emil alezredes, a 2/I. huszárosztály parancsnoka így emlékezett az itt történtekről: „Mikor délelőtt az északi körletbe mentem, páratlan látvány tárult elém: saját tüzérségünk szakadatlanul lőtte a Szinya tanyával szemben lévő orosz átkelési helyet. Ismételten német zuhanóbombázók is segítettek… Mindennek dacára az orosz átkelés szakadatlanul tartott. Nem csak rohamcsónakok, hanem egy gőzkomp is szállította a csapatokat. Az egyik német légibomba telibe találta az éppen zsúfolásig teli rakodótagot. Ez menten elsüllyedt. De rövidre rá a töltés mögül új tagot toltak ki, és az átkelés tovább folyt. A legszörnyűbb az volt, hogy az innenső parton a töltés még a németek kezén volt, és onnan géppuskával lőtték a partraszállókat, akiknek csak kis százaléka maradhatott életben, és ezek is több méter mély vízben, illetve sárban kerestek fedezéket az egyébként sűrűn benőtt ártérben. Mellettem egy huszár ezt látva odaszólt hozzám: Alezredes úr kérem, ha ezek saját embereikkel így bánnak, mit csinálhatnak az ellenségükkel?” A szovjet csónakok közel 75 százaléka még a folyó közepén megsemmisült, az első deszant századok közül is több, 100 százalékos veszteséget szenvedett el.Az elképesztő veszteségek ellenére a szovjetek december 5-én az esti órákra négy hídfőt alakítottak ki, azonban ezeket, az Érdófalui kivételével – ahol heves harcok zajlottak – a németek még aznap felszámolták, a sorozatos ellenlökéseket a német 239. rohamlövegdandár 17 db bevethető rohamlövege is támogatta.

Január 17-én Pfeffer-Wildenbruch SS tábornok elrendelte a pesti hídfő feladását, és a még álló Duna hidak felrobbantását. A harcok egy időre „megcsendesedtek”, ugyanis a szovjet erőket a „Konrad” fedőnevű német- magyar felmentési kísérlet kötötte le. Malinovszkij marsall ugyanekkor igyekezett megakadályozni a védők esetleges kitörését is.

A németek utolsó felmentési kísérletének kudarca után megkezdődött Buda erőteljes ostroma. 1945. február 9-én a fő ellenállási vonal a Vérmezőnél húzódott, február 10-én pedig már csak a Várhegyen és a Gellért-hegyen tartották magukat Buda védői. Hindy Iván altábornagy és Beregfy Károly honvédelmi miniszter kitörésre vonatkozó ajánlatait Wildenbruch SS tábornok – Hitler parancsára hivatkozva – ekkor még elutasította. Végül belátván, nem tehet mást, az SS IX. Hegyi hadtestének parancsnoka február 11-én parancsot adott a kitörésre. Az elszánt, elkeseredett támadást 16 ezer fővel (köztük sok civil) a Budai-hegység irányában indították el, de kísérletük végül kudarcba fulladt. A budai hegyeket mindösszesen 4000 védőnek sikerült elérnie, a saját vonalakat azonban még ezernek sem… A városban maradt egységek február 13-án letették a fegyvert. A második világháború egyik legvéresebb csatája 108 nap után, Budapest utcáin véget ért.