В операции участвовали Ленинградский, 1-й, 2-й и 3-й Прибалтийские, а также 3-й Белорусский фронты и силы Балтийского флота. Общий замысел заключался в том, чтобы ударами на нескольких направлениях рассечь немецкую группировку, лишить её связи с Восточной Пруссией и прижать основные силы к Балтийскому морю.
14 сентября войска трёх Прибалтийских фронтов начали наступление на рижском направлении. Немцы оказали ожесточённое сопротивление, однако советские войска постепенно продвигались вперёд.
17 сентября началась Таллинская операция. 22 сентября советские войска освободили Таллин, а к 26 сентября — большую часть материковой Эстонии.
На рижском направлении бои продолжались дольше. 13 октября советские войска освободили Ригу, а 22 октября завершили Рижскую операцию.
Одновременно развивалось наступление на Мемельском направлении. В ходе Мемельской операции 5–22 октября советские войска вышли к Балтийскому морю в районе Мемеля (ныне Клайпеда), отрезав немецкую группу армий «Север» от Восточной Пруссии. Основные немецкие силы оказались вынуждены отступить в Курляндию.
Последним этапом стала Моонзундская десантная операция, начавшаяся 27 сентября. Бои за острова продолжались до 24 ноября, когда завершилось освобождение Моонзундского архипелага.
В результате Германия потеряла почти всю Прибалтику как важный стратегический и экономический район. Однако говорить о полном разгроме группы армий «Север» нельзя: значительная немецкая группировка осталась блокированной в Курляндии и продолжала сопротивление до капитуляции Германии в мае 1945 года.
Советские войска также понесли тяжёлые потери: около 61,5 тысячи человек составили безвозвратные потери, ещё более 218 тысяч — санитарные.
Прибалтийская операция стала одной из крупнейших наступательных операций осени 1944 года и окончательно изменила положение сил на северо-западном участке Восточного фронта.

Видео: Прибалтийская операция. 1944 год.