千岛群岛从堪察加半岛南端一直延伸到北海道。它由占守岛(舒姆舒岛)、幌筵岛(帕腊施尔岛)、松轮岛(马图阿岛)、得抚岛(乌鲁普岛)、择捉岛(伊图鲁普岛)和国后岛(库纳施尔岛)等30余个大小岛屿组成。第二次世界大战期间，日军利用千岛群岛有利的地理条件，控制着苏联舰艇通向太平洋的出海口，并为做好对苏作战的准备而把该地建设为前方要地。至1945年8月，日本在千岛群岛地区修建9个机场，其中有6个设在最靠近堪察加半岛的占守岛和幌筵岛上。这几个机场能够容纳各种飞机近600架。日军不仅在岛上构筑了坚固的防御工事，而且在该岛西南部建设一个良好的海军基地——片冈基地。幌筵岛离占守岛3公里，设有柏原海军基地。占守岛和幌筵岛的东北部是主要抗登陆设防区。占守岛的日军卫戍部队，由步兵第73旅团(第91师团)、防空师第31联队、千岛要塞炮联队和坦克第11联队的一些分队(60辆坦克)组成，共8500人。在幌筵岛驻有第91师团的第74旅团以及特种部队、重炮第18和第19大队、坦克第11联队之一部、舟桥大队等，并准备随时前去增援占守岛。松轮岛上驻有独立第41混成联队，得抚岛上驻有独立第129混成旅团，择捉岛和国后岛等地驻有步兵第89师团。整个群岛共有日军8万多人。
苏军投入这次登陆作战的兵力兵器为：堪察加防区部队步兵第101师的2个步兵团、海军陆战队的1个营、1个榴弹炮团和其他分队，共8824人，205门火炮，60艘舰船。这次登陆行动由太平洋舰队司令尤马舍夫海军上将担任总指挥。登陆编队共分4个队：登陆运输船队、警戒队、扫雷队和舰炮火力支援队。登陆兵的航空火力支援由航空兵第128混成师(78架飞机)和海军航空兵轰炸机独立第2团担任。
8月15日，堪察加防区(司令格涅奇科少将)和彼得罗巴甫洛夫斯克海军基地(司令波诺马廖夫海军上校)受领任务：夺取占守岛和幌筵岛，继而夺取温湼古丹岛。格涅奇科少将决定：派登陆部队在占守岛东北部登陆，向片冈海军基地方向实施主要突击；夺取该岛，并把它作为前进基地，尔后进攻幌筵岛和温湼古丹岛。
8月16日傍晚，登陆部队上船完毕。17日5时许，登陆编队起锚，离开阿瓦琴海湾向南航进，预计18日晨驶近占守岛。是日能见度很差，编队多半在雾中航行，这却有利于隐蔽自己。18日4时20分，登陆编队抵达占守岛东北水域。第一批登陆部队(1个海军陆战营的大部、1个自动枪手连、1个迫击炮连，步兵第302团的防化排和侦察排，以及工兵独立第119营的1个工兵连)，在早雾(能见度不超过100米)中登上占守岛东北海岸。登陆兵在岸上的突然出现，使日军惊恐万状，他们毫无目标地用机枪射击。登陆先遣队于5时前全部上岸完毕。9时，第二梯队(步兵第373团、海军陆战队1个连和缺1个营的炮兵第279团)开始登陆，遭到日军猛烈反击。午后，苏联航空兵以8至16架飞机组成的机群对片冈和柏原海军基地进行了轰炸和强击，以阻止日军从幌筵岛向占守岛增援。但是，由于天气不好，飞机未能对情势紧张的突击上陆地域予以直接支援。日军也从片冈机场派出飞机攻击苏联舰艇，但是未获明显战果。日机在投入战斗的头几分钟，就有两架被苏联军舰高炮击落，其余飞机便离开那里去攻击苏联的非武装船只和浮动器材。
登陆部队在岸上的攻击行动，遭到日军火炮和机枪的猛烈反击。守岛日军依托永备火力点和临时火力点，同仅有自动枪和手榴弹的苏联登陆队作战。直到8月19日晨，该岛北部的抗登陆阵地才被突破。可是，日军第91师团仍在继续加强该岛的卫戍部队，从幌筵岛调来了援兵。19日凌晨，日军集结5个以上的步兵大队，近60辆坦克和70门火炮，准备发起反冲击。但就在此时，无线电台传来日本政府向同盟国无条件投降的通告。此后，日本军使来到登陆部队控制的占守岛北部，向苏军指挥部递交了书面声明。19日18时，签署了守卫千岛群岛北部诸岛的步兵第91师团的无条件投降书。8月23日傍晚，占守岛上的1．2万多名日军全部投降。随后，幌筵岛上的日军也放下了武器。苏联彼得罗巴甫洛夫斯克海军基地的舰艇遣送堪察加防区的部队，于8月28日以前在得抚岛及其以北各岛先后登陆。与其同时，北太平洋区舰队的舰艇则从萨哈林岛把部队送上得抚岛以南的其他各岛。这些岛上的日军没有抵抗。至9月1日，苏军占领了整个千岛群岛。在这次作战过程中，苏军共俘虏日军6万人，缴获各种火炮300多门、坦克60辆、机枪近1000挺。