众多河流也通过该地区，其中最重要的是顿涅茨克盘地、西德维纳河、第聂伯河、杰斯纳河、Volost'和乌格拉河。这些河流的河面不算宽阔，分别只有10至120米（30至360英尺），也不特别深，大约分别为40至250厘米（1至8英尺）；但周围广泛的沼泽地却难娖通行交叉，尤其是机械化部队。此外，像许多在欧洲向南流的河流一样，仍在德军手中的第聂伯河西岸，比东岸的更陡崤及深，而且只有很少桥梁或渡轮可供使用。

对于苏军来说，进攻因该地区缺乏足够的运输基础设施而变得更加复杂，公路网是没有得到良好的发展，铺设过道路更是罕见的。降雨之后，这在夏天的俄罗斯是很常见的，其中大部分更变成了泥沼（这种现象被称为大沼泽地），大大拖慢了机械化部队的前进速度，加剧了后勤问题。至于铁路，唯一可供苏军使用的主要铁路线是热泽夫-维亚济马-基洛夫一线。

另一方面，德国国防军则控制了以斯摩棱斯克和罗斯拉夫尔为中心更多的公路网和铁路线。这两个城市都是重要的后勤中心，使德军能获得快速供应和增援。对德军来说最重要的铁路线是斯摩棱斯克 -布良斯克线和涅韦尔-奥尔沙-莫吉廖夫线，它们将在奥廖尔集中的德军与其西面的部队连系在一起。然而，作为苏军计划的一部分，德军的铁路通信因苏军实施音乐会行动而被游击队袭击，这是第二次世界大战中其中一次最大规模的铁路破袭行动。

截至1943年7月，东部阵线该部分的苏军战线成凹状及形成了一个以奥廖尔为中心的突出部，为他们提供一个攻击德国国防军的机会，从而由北面攻击其暴露的侧翼。

因此，该进攻对担任主攻任务的加里宁方面军及西方面军是相当困难的。

加里宁方面军分派参加该行动的是第10近卫集团军、第5集团军、第10集团军、第21集团军、第33集团军、第49集团军、第68集团军、第1航空集团军、第2近卫军、第5机械化军、第6近卫骑兵军。

西方面军参与该行动的是第4突击集团军、第39集团军、第43集团军、第3航空集团军、第31集团军。

由于战线的形状，德国中央集团军群有相当多的师团被部署在该地区，因为（完全似乎逻辑）担心苏军对该地区发动一次主要进攻。

例如，在1943年7月底，一名德军参谋人员简报：

在由中央集团军群防守的战线上，有许多迹象表明一个有限度的攻势（罗斯拉夫尔、斯摩棱斯克及维捷布斯克）和一个针对中央集团军群的演习正在准备中…

该地区的战线在此战役前已经或多或少稳定的4至5个月（在几个地方最多达18个月），而且在地理上亦有利于建立一个强大的防线。因此，德军有足够时间建立广阔的防御阵地，在一些地段有多达5至6条防线在一起，纵深达100到130公里（60–80英里）。

第一（战术或外层空间）防御区包括第一（主要）和第二道防线，总深度为12至15公里（7–9英里），并且，只要有可能，就设在高地上。主要的防线，深5公里，拥有3层套战壕和射击点，由广泛的通信网络联系。在战线上之射击点的密度，每公里达到6或7个（0.6英里）。在一些地方，因担心受到重型坦克的攻击，第三层的战壕实际上是一个坚实的反坦克壕沟及在陡峭的西面有一个综合大炮和机枪综合阵地。远边的战区由三层铁丝网和坚实的地雷墙掩护。

第二防御区，位于外防御区后面约10公里（6英里）和掩护最重要的方向，它由一系列发射点与壕沟组成。这由铁丝网加以保护，并与因预期有重型坦克出现而布下的雷区连成一起。在外防御区和第二防御区之间，拥有一系列小型发射点和游击小组以在红军突破外防御区后减缓他们的进攻。第二防御区的后面，布署了重型机枪。

最后，在战线的后方，一条河的西岸尽可能设立了3或4条防线。举例来说，重要的防线而设立的第聂伯河西岸和杰斯纳河。此外，位于防线的主要中心城市（如叶利尼亚、杜霍夫希纳和斯帕斯-杰缅斯克），得到了增援和要塞化，以准备进行一场长期战斗。道路被雷区覆盖和由在一些最重要及最高的建筑物上安装的反坦克发射装置及火力发射点加以掩护。

（8月7日 – 8月20日）

主要突破

经过一天的侦察，其目的是确定德军是否选择撤回或不在第一组战壕上，进攻在1943年8月7日上午6点30分展开（最初的炮轰在早上4时30分开始）及向罗斯拉夫尔突破。三支参加该攻势的军队（大部分由西方面军指挥）是：在苏联第5集团军、第10近卫集团军和第33集团军。

然而，攻击迅速遭遇到反抗和停滞不前。德军在坦克、突击炮、重型机关枪和迫击炮的支援下，多次试图从他们充分准备的防御阵地的支持下反击。康斯坦丁·罗科索夫斯基在回忆录中说：“我们不得不撕破德军的防线，一个接一个。”在第一天的攻势中，苏军只前进了4公里（2.5英里），同时所有可调动的部队（包括炮兵、通讯人员及工兵）均被投入该战役。

尽管苏军猛烈地进攻，但很快就变成了很明显，这三个集团军无法突破德军防线。因此，苏军决定将第68集团军留在战役预备队。在德军方面，另外3个师（第2装甲师、第36步兵师和第56步兵师）从被送往奥廖尔前线以尝试阻止苏军推进。

第二天，攻击恢复，同时尝试在北部向叶利尼亚作进一步的突破。该两次攻击均因德军的顽强抵抗而被迫暂停。之后的5天内，苏军慢慢地突破德军的防线、击退猛烈的反击和付出惨重的代价。将后备部队投入战斗的同时，红军在8月11日之前已推进15–25公里。

随后由第六近卫骑兵军之装甲和骑兵部队展开的攻击，没有带来进一步的影响，并造成重大的人员伤亡，导致了一个僵局出现。

斯帕斯-杰缅斯克攻势

在斯帕斯-杰缅斯克攻势行动（Спас-Деменская наступательная операция）中，第10集团军的战况有所好转。德国国防军在这地区方面只有很少的部队和预备队，从而使第10集团军能突破德军防线及在两天内前进了10公里。

但是，第5机械化军，从基洛夫转移及加入该战役以进行突破，但行动归于失败，主要是因为防空作战组织不良使德国空军俯冲轰炸机能轻易击毁轻型的华伦天奴坦克。该军付出了巨大死伤及从战场上撤出来，最终苏军在8月13日再前进了25公里（15英里），解放了斯帕斯-杰缅斯克。

杜霍夫希纳攻势

根据苏联最高统帅部的命令（英文：Stavka），杜霍夫希纳-德米朵夫攻势行动（Духовщинско-Демидовская наступательная операция）于一星期后的8月13日在杜霍夫希纳附近实施。但是，与战线的其它部分一样，第39及第43集团军遭到非常顽强的抵抗。单是在战斗的第一天，德国国防军在坦克、突击炮及空军支援下已尝试了24次旅级单位反攻。

在之后的五天内，苏军只前进了6至7公里（3至4英里）。虽然他们对德国国防军造成重大伤亡，但自己的伤亡亦十分巨大。

僵局原因

在8月中旬，苏军沿斯摩棱斯克战线的行动稳定下来。由此产生的僵局，并不是可预见到的失败，刺痛了苏军的指挥官们，他们对于未能推进提供了一些解释。副总参谋长阿列克谢·安东诺夫说：“我们必须同森林和沼泽，以及因由布良斯克地区前来增援的师团而加强之敌军抵抗相搏斗。”而苏联最高统帅部前成员尼古拉·沃罗诺夫，在其回忆录中分析了这个僵局，他提出了8个主要原因：

由于考虑了以上这些因素，沃罗诺夫要求第4坦克集团军及第8炮兵军从布良斯克方面军调来以加强对在斯摩棱斯克进攻的支援。

僵局是远离了苏联最高统帅部的期望，但它至少有一个优点：它将德国国防军在东部阵线百分之四十的兵力牵制在斯摩棱斯克附近，使在南部及库尔斯克战斗的部队更容易完成任务。苏联最高统帅部本来计划在8月21日恢复进攻，但后来决定推违给苏军单位时间进行补给和增援。

（8月21日 – 9月6日）

8月中，东部战线的情况已经为之一变，原因是苏军展开了全面进攻，由别尔哥罗德-哈尔科夫攻势行动（Белгородско-Харьковская наступательная операция）（奥泽洛夫·鲁缅采夫行动下第聂伯河攻势中防守北乌克兰。然而，德国国防军的命令仍然是向斯摩棱斯克和罗斯拉夫尔增援，并从奥尔洛夫撤走数个师团。其结果是，令苏军在进行库尔斯克防御行动(Курская оборонительная операция 05-23.07)后于奥尔洛夫进行的两次反攻更容易实施，从而做成了在斯摩棱斯克及布良斯克以南的一个大型突出部。

在这种情况下，之前的指向罗斯拉夫尔及布良斯克西南面之进攻轴心变得用处不大，苏联最高统帅部决定将进攻轴心指向西面的叶利尼亚及斯摩棱斯克。

叶利尼亚攻势

叶利尼亚-多罗戈布日攻势行动（Ельнинско-Дорогобужская наступательная операция）的主要目标是斯摩棱斯克，因此德国国防军该市周围地区建立了一个大型的要塞防御体系。在杰斯纳河及乌格拉河的沼泽地带已被埋下地雷及在俯瞰该市的高地上架设了重型机关枪。由于了解到德国国防军已充分准备，从8月20日至8月27日的一个星期，苏军获得了坦克及火炮的大量增援。

攻势最终在8月28日开始，由第10近卫集团军、第21集团军和第33集团军实施，并获得3个坦克军、1个机械化军及第1航空集团军的支援。这4个集团军已覆盖了36公里（22英里）的战线，进攻部队高度集中。然而，部队缺乏燃料和补给，补给品只足够部队一至两个星期的消耗量。

经过持续90分钟的猛烈炮轰，苏军向前推进。炮轰以及对地攻击机严重地破坏了德国国防军的防线，令红军突破了25公里（15英里）前线区域及在日终前前进6至8公里（4-5英里）。第二天，8月29日，红军数个狙击师进一步前进，造成了一个30公里（19英里）宽，12至15公里（7-9英里）深的突出部。

为了打开突破口，第2近卫坦克军被投入战斗。一天内，其部它队前进了30公里（19英里），并到达叶利尼亚的郊区。由于德国国防军士兵没有时间去重组他们的部队，红军进攻市区，并开始形成一个包围圈。8月30日，德国国防军部队被迫放弃叶利尼亚，导致大量的人员伤亡。这令德国国防军开始全面撤出该地区。9月3日，苏联军队到达了第聂伯河东岸。

布良斯克机动作战

在布良斯克附近，情况同样有利于苏军，尽管遭到德军的顽强抵抗。但是，一个确定的弱点改变以前所有的计划。一个出人意料的攻势占领了控制布良斯克以北杜霍夫希纳地区的一些丘陵地带，同时抓获了许多完全没有战斗准备的德军士兵，这个攻势由1943年6月至10月时任布良斯克指挥官的马基恩·波波夫指挥实施。这意味着，苏军的进攻可能不是好像预计的沿特定轴心实施。

因此，在白俄罗斯第1方面军与西方面军之间的分界线转向南面，同时两个新的苏联集团军向杜霍夫希纳及布良斯克附近实施一个个别钳形攻势，迫使德军撤退。

9月6日起，整个战线的进攻放慢至几乎停止，苏军之后每一天只推进仅2公里（1英里）。在右翼，激烈的战斗发生在亚尔采沃附近的树林中。在中路，前进中的苏军到达第聂伯河防线。在左翼，苏军数个狙击师在进入叶利尼亚西南面的森林时遭到阻击。此外，苏军已十分疲倦和枯竭，兵力不到名义上的百分之六十。9月7日，攻势被停止，而进攻斯摩棱斯克第二阶段的行动亦结束。

(9月7日 – 10月2日)

在9月7日至9月14日的一个星期，苏军再次得到增援，并正准备再次进攻。苏联最高统帅部的下一个目标是主要城市斯摩棱斯克、维捷布斯克和奥尔沙。该行动于9月14日与斯摩棱斯克-罗斯拉夫尔进攻行动（Смоленско - Рославльская наступательная операция）一同进行，由加里宁方面军的左翼和西方面军共同实施。经过初步炮击后，苏军试图冲破德国国防军的防线。

在加里宁方面军的进攻区域，红军在日终前造成了一个30公里（19英里）阔，3至13公里（2-8英里）深的突出部。经过4天的战斗，苏军数个狙击师攻占了斯摩棱斯克前面另一个重要城市杜霍夫希纳。

在西方面军的进攻区域，攻势比加里宁方面军晚一天展开，也成功地取得突破，发展出一个20公里（12英里）阔和10公里（6英里）深的突出部。同一天，亚尔采沃，一个在斯摩棱斯克附近重要的铁路枢纽，被苏军解放。在西方面军的左翼，苏军数个狙击师到达杰斯纳河进行渡河攻击，并在河西岸建立了若干桥头堡。

结果，德国国防军保卫斯摩棱斯克的防线被超越，使保卫该市的部队被包围。斯摩棱斯克行动时德国第4集团军的参谋总长及后来第4集团军的司令库尔特·冯·蒂普尔斯克瑞奇默斯，这样写道：

“苏联西方面军攻击在多罗戈布日- 叶利尼亚防线的中央集团军群左翼，目的是向斯摩棱斯克方向实施突破。显然清楚的是，保卫东面德国第9集团军的突出部不能再坚守。”

9月19日，苏军在德国国防军的防线上打开了250公里（150英里）长大型和40公里（25英里）阔的缺口。第二天，苏联最高统帅部命令西方面军在9月27日到达斯摩棱斯克，然后着手向奥尔沙和莫吉廖夫前进。而加里宁方面军被命令在10月10日前攻占维捷布斯克。

9月25日，在渡过北第聂伯河和持续整个晚上的巷战后，苏军完成了解放斯摩棱斯克的任务。就在同一天，另一个重要城市罗斯拉夫尔亦被收复。9月30日，苏军进攻部队已经疲倦和枯竭，并在维捷布斯克、奥尔沙和莫吉廖夫外围陷入困境，这里仍被德国国防军坚守，到10月2日，斯摩棱斯克行动结束。后续的行动只有经过两天的巷战后成功收复涅韦尔。

总体上，苏军在该攻势第三阶段在接近20天中前进了100至180公里（60-110英里）。

1943年10月12日至10月13日，列尼诺战役（在白俄罗斯苏维埃社会主义共和国）在同一地区发生。

斯摩棱斯克行动是苏军一次决定性的胜利和德国国防军惨痛的失败。虽然未能与后来的攻势相比（只取得不超过200-250公里或120-150英里纵深之地区），但苏军在这个行动的进攻中有数点非常重要。

首先，德军最终从莫斯科地区被击退。这一战略性的威胁，是苏联最高统帅部自1941年以来最大的担忧，如今终于被解除。

其次，德军所依赖的环形防线，几乎完全被击破。虽然有少部分仍然存在，但很明显，防线将不能持续被坚守。在战争结束后由几个德国国防军军官写的一篇文章中说：

虽然指挥官及部队严紧的执行行动容许德国保持连续的战线，但毫无疑问，部队的条件很恶劣，完全缺乏预备队，并不可避免的延长个别作战单位的防线，从而隐藏了危险，在苏军下一个主要攻击中这一拼凑起来的防线难免崩溃。

第三，正如上文所述，斯摩棱斯克行动是下第聂伯河攻势一个重要的“帮手”，将40至55个师牵制在斯摩棱斯克附近及和防止将其转移至南部战线。

最后，德军一条统一的防线被巨大及难以通行普里皮亚季沼泽分开，将南方集团军群从其北面的友军分割出来，从而大大减少了德国国防军从战线其中一个地区调动部队和补给品到其它地区的能力。

这是第一次，苏军收复被德军占领很长一段时间的领土，并发现了武装党卫队、特别行动队及德国国防军的战争罪行。在斯摩棱斯克行动中被解放的地区（被占领了近两年）中，几乎所有的工业和农业都消失。在斯摩棱斯克州本身，几乎百分之八十的城市和百分之五十的农村生活空间还有众多的工厂和县市已被摧毁。

在斯摩棱斯克进攻后，苏德战线的中央部分再次稳定了数个月，直至1944年6月下旬，而主要战斗转移到南方的第聂伯河线和乌克兰领土上。仅在1944年1月战线被再次转移至北方，当时德军被从列宁格勒击退，持续了882天的围困彻底结束。最后，1944年夏季的巴格拉基昂行动容许红军清灭了在苏联领土上所有剩余的德国国防军，结束德军的占领及把战争转移到波兰和德国。