На всем 1500-км фронте развернулось около двадцати советских стрелковых дивизий. Более половины их входило в образованную из войск ЛВО 7-ю армию усиленного состава под командованием командарма 2 ранга К.А. Мерецкова, согласно составленному им же плану. 10-й, 19-й, 34-й, 50-й стрелковые корпуса трехдивизионной организации, 10-й танковый корпус (660 танков), три танковые бригады (по 330 танков в каждой), отдельная стрелковая бригада, одиннадцать отдельных артполков, несколько отдельных танковых батальонов и артиллерийских дивизионов, авиация армии наносили удар по Карельскому перешейку.
30 ноября после получасовой артподготовки в 8 часов утра войска ЛВО в составе 18 стрелковых дивизий и пяти танковых бригад — 450 тысяч человек. 1576 орудий, 1476 танков. 2446 самолетов — перешли финскую границу и двинулись в наступление. Предполагалось сломить финское сопротивление дней за десять.
Военнослужащие РККА в различных видах зимнего обмундирования.
К 12 декабря на Карельском перешейке части Красной Армии продвинулись лишь на несколько десятков километров. Впереди было предполье линии Маннергейма.
Полосу обеспечения главной линии обороны Красная Армия преодолевала 25 дней, неся огромные потери, — от огня финских снайперов, от взрывов мин, от артналетов, от налетов легких подвижных отрядов финских лыжников, наконец, от лютых морозов, которые погубили народу гораздо больше, чем противник. Войска утрачивали моральный дух, тылы отставали, и возникала острая нехватка боеприпасов, топлива, продовольствия, теплого обмундирования. Даже медицинскую помощь порой оказать было почти невозможно. Маневр был ограничен обочинами снежных дорог в сугробах — под снегом могла оказаться мина.
В боевых действиях вблизи границы принимали участие и пограничники. Отряд пограничников тайно проник на финскую территорию броском через тундру и внезапным ударом захватил город Петсамо (Печенга) и порт. Помимо отдельных рот, батальонов и иных формирований погранвойск в войне с Финляндией принимало участие восемь полков НКВД. осуществлявших «особые функции» в прифронтовой зоне. Занимались они «очисткой территории», «истреблением вражеских элементов» — привычным чекистским делом. Попутно войска НКВД выполняли роль военной полиции по отношению к бойцам и командирам Красной Армии. Конвоировать же пленных финнов чекистам пришлось в гораздо меньшей степени, чем предполагалось.
С первых часов войны советские авиабомбы обрушились на Хельсинки и окрестности. Свыше 44 тысяч бомбардировок было произведено по финской территории в ходе Зимней войны.