5 lipca 3 Front Białoruski zaczął natarcie bez przegrupowania sił. 7 lipca oddziały 5 Gwardyjskiej Armii Pancernej i 3 Gwardyjskiego Korpusu Zmechanizowanego (dow. Wiktor Obuchow) podeszły do miasta i zaczęły obchodzić go od południa i zachodu. Nacierające oddziały 35 Gwardyjskiej Brygady Pancernej i 3 Korpusu Zmechanizowanego przedarły się na peryferie miasta, jednakże napotkały zacięty opór i na skutek kontrataków były zmuszone do wycofania się.
W nocy na 8 lipca do Wilna podeszły nowe oddziały niemieckie; do miasta przybył nowy komendant gen. Reiner Stahel z rozkazem utrzymania miasta do przybycia rezerw. Rano 8 lipca do walki weszły jednostki 5 Armii pod dowództwem Nikołaja Kryłowa. Przy wsparciu artylerii i czołgów przecięły one linię kolejową w odległości pół kilometra od dworca, zajęły lotnisko, Ponary i weszły do południowo-zachodnich peryferii Wilna. Inne oddziały obeszły miasto od północy i przeprawiwszy się przez Wilię, przeprowadziły natarcie na północno-zachodnich podejściach do Wilna.