1944年2月，苏军完全解除了敌军对列宁格勒的封锁。要想收复列宁格勒州北部地区、并在卡累利阿地峡恢复苏芬国界，就必须给予芬兰军队以严重打击，迫使芬兰退出战争。在卡累利阿地峡，与苏联列宁格勒方面军第23集团军相对峙的是芬兰第3、第4军，以及基本预备队(总计6个师，另4个旅)。后来，这部分芬兰军队合编为“卡累利阿地峡”集群。芬军利用有利的地理条件，在这一带构筑了由三个防御地带组成的大纵深多梯次的防御配系。在维堡城周围构筑了内、外两道环形防线。敌人在芬兰湾沿岸及其临近岛屿和拉多加湖加强了抗登陆防御。芬兰湾内集结有芬兰和德国的各种军舰160余艘。有83架芬兰飞机和驻芬兰德国第5航空队的170架飞机，可从空中为芬兰湾与卡累利阿地峡的作战行动提供支援。
根据苏军统帅部的战役企图，列宁格勒方面军司令决定，以第21集团军(司令为Д·Н古谢夫中将)的兵力在第13空军集团军(司令为С·Д雷巴利钦科空军中将)的支钦援下，并在波罗的海舰队(司令为В·Ф特里布茨海军上将)的配合下，向维堡方向实施主要突击，于战役第9～10日攻占维堡。第23集团军(司令为А·И·切列潘诺夫中将)应在第21集团军得手之后，沿拉多加湖湖岸向沃克西车站方向展开进攻。拉多加湖区舰队(司令为B·C·切罗科夫海军少将)应配合第23集团军进攻。
在战役准备阶段，6月4～7日，苏联舰艇部队将第21集团军的5个步兵师由涅瓦河南岸罗普沙地区运往维堡前线。由于列宁格勒方面军(司令为苏联元帅Л·А戈沃罗夫)将其右翼的兵力兵器集中投入这次战役，苏军步兵比敌人多1倍，炮兵和坦克多5倍，航空兵多2倍。在主要突击方向，苏军的优势还要大。
6月9日8时5分，苏联陆、海军的航空兵与炮兵开始轰炸和炮击敌防御工事。59门海军炮参加了炮击。炮击持续10个小时。这一天，舰队炮兵射击156次，发射炮弹4671发。轰炸机群和强击机群两次进行集中突击，选定的189个目标被摧毁176个。
6月10日，第21集团军开始进攻。旋即突破第一防御地带，强渡谢斯特拉河，并继续向纵深和两翼发展胜利。次日，第23集团军也转入进攻。6月13日，第21集团军各部队进抵第二防御地带。但由于敌人得到战役预备队和从第一防御地带撤回的部队的加强，第21集团军未能从行进间突破该地带。方面军司令考虑到芬军主要兵力集团集中于维堡公路地带，遂将主要突击方向转到左翼(沿滨海公路)，并将原属方面军预备队的步兵第110军转隶第21集团军，还调来约110个炮兵营加强该集团军。6月14日，苏军开始夺取第一防御地带；至6月17日，苏军突破了这一地带。芬军指挥部虽将第5军由南卡累利阿匆忙调至维堡地域和武奥克萨河，在卡累利阿地峡集中了四分之三的军队，但未能阻止苏军的突破。6月19日，苏军突破了第三防御地带和维堡内层防线。6月20日，苏军攻占维堡市。第21集团军继续前进，向维堡西北推进了10～12公里。第23集团军清除了武奥克萨河南北两岸的敌军阵地。7月初，第59集团军(司令为И·Г科罗夫尼科夫中将)调到卡累利阿地峡，以加强列宁格勒方面军。这个集团军与波罗的海舰队协同，肃清了维堡湾15个岛屿上的敌人。
维堡战役过程中，波罗的海舰队和拉多加湖区舰队给予列宁格勒方面军以巨大支援。海军炮兵在支援陆军进攻的同时也向撤退之敌开火，并压制敌炮兵。仅战役第一阶段(6月9～13日)，海军炮兵就射击582次，消耗炮弹11311发，摧毁敌34个抵抗枢纽部、6个永备火力点、18个临时火力点，击毁5门152毫米炮、6门122毫米炮和4门76毫米炮，击毁弹药库2座。海军铁道炮连和在托尔布欣灯塔附近的炮舰还参加了突破卡累利阿地峡第二道主防御地带的炮火准备，使该地带一昼夜内即被摧毁。拉多加湖区舰队以舰炮火力有效地支援了第23集团军的濒湖翼侧。舰队航空兵积极参加了对芬军主防御地带的突破。维堡战役中，波罗的海舰队强击航空兵在卡累利阿地峡共进行4次大规模突击。6月10日、14日、15日，强击机共起飞397架次，使敌军遭受严重损失。
维堡战役结果，苏军击溃了芬军重兵集团，前进了110～130公里，使芬兰的军事政治形势大大恶化，为苏军于6月21日开始实施斯维里－彼得罗扎沃茨克战役创造了有利条件。苏军在维堡战役中根据战场上的实际情况及时改变了主要突击方向，并在进攻过程中机动灵活地变更部署，使其攻势得以顺利发展，且能逐次突破多梯次的大纵深筑垒地带。陆、海军航空兵和炮兵，不仅以猛烈的预先火力准备有力地支援地面部队突破守军的第一道防御地带，而且连连摧毁敌人永备工事，对进攻部队突破各防御地带都起了重要作用。