В ночь на 1 марта 100-я стрелковая дивизия 50-го корпуса, обходя Виипури с севера, захватила железнодорожные станции Сяйние и Лииматта. 2 марта 50-й стрелковый корпус вышел к тыловой оборонительной полосе финнов на подступах к Виипури, захватив железнодорожное депо и южную часть города. А части 34-го стрелкового корпуса подошли к южным окраинам Виипури. 7-я стрелковая дивизия начала уличные бои на восточной и юго-восточной окраинах города. Финны широко использовали каменные постройки в качестве огневых точек, возводили баррикады и заграждения и оказывали упорное сопротивление. В ночь на 3 марта подразделения 7-го и 8-го пехотных полков финнов безуспешно контратаковали 257-й стрелковый полк 7-й стрелковой дивизии на юго-западной окраине Виипури. В 8 часов утра 3 марта 34-й стрелковый корпус возобновил наступление, стремясь овладеть Виипури и выйти на северо-западный берег Сайменского канала. 257-й стрелковый полк, частично преодолев надолбы, установил связь с 768-м полком 38-й стрелковой дивизии и вместе с ним продолжал наступление на южную часть Выборга.
К утру 4 марта 43, 86, 173, 70-я и 113-я стрелковые дивизии 10-го и 28-го стрелковых корпусов 7-й армии пересекли Выборгский залив и закрепились на 40-километровой прибрежной полосе. Чтобы отвлечь внимание финнов от Выборгского залива, утром 4 марта 1, 3-й и 4-й батальоны Отдельной специальной стрелковой бригады, Особый морской, 50, 111-й и 112-й стрелковые батальоны Зимней обороны КБФ атаковали побережье на участке Ристиниеми – Котка, но эта демонстрация была сравнительно легко отражена финской береговой артиллерией.
2 марта войска советского 50-го стрелкового корпуса вышли к тыловой оборонительной линии финнов и начали продвигаться к Сайменскому каналу, рассчитывая окружить выборгскую группировки противника с северо-востока. Но финны взорвали шлюзы Сайменского канала. Десятки квадратных километров были превращены в большое болото. Кое-где вода поднялась на 6 м. Красноармейцам приходилось порой идти в наступление по грудь в ледяной воде. Продвижение советских войск замедлилось, но не было полностью остановлено.
Как пишут Э. Энгле и Л. Пааланен, «даже уже в ходе отступления финнов с занимаемых позиций в западной части Карельского перешейка дивизии противника, оккупировав Тейкарсаари и Туппура, начали 2 марта наступление через Выборгский залив, и им удалось захватить плацдарм в районе Хёрёнпяя и Виланиеми. Поначалу финны успешно отбивали атаки, но к 6 марта этот район полностью оказался в руках русских. Правда, с переброской финнами на этот участок подкрепления с других фронтов исчезала прямая угроза того, что русские перережут дороги, ведущие от Виипури на запад».
Еще 2 марта финны эвакуировали население 80-тысячного Виипури. В городе осталось не более трех тысяч человек.
3 марта части советской 7-й армии вышли на подступы к Выборгу. Сюда было стянуто до 100 новейших тяжелых танков – уже принятые на вооружение КВ-1 и только проходившие испытания в боевых условиях КВ-2. Здесь же были экспериментальные, построенные пока что в единственном экземпляре самоходные установки СУ-14 БР2 со 152-мм орудием и СУ-100у на базе танка Т-100, вооруженная 130-мм пушкой. Советская дальнобойная артиллерия начала обстрелы Выборга.
Одновременно советский 34-й стрелковый корпус атаковал южные тыловые оборонительные линии Выборга и острова Выборгского залива. Велась подготовка к форсированию залива с последующей задачей охватить Выборг с юго-западного направления.
Ночью 2 марта первые советские соединения приступили к форсированию Выборгского залива, однако оно было сорвано яростным огнем с противоположного берега. Атаки 3 и 4 марта были более успешными, стремительным броском удалось овладеть небольшим плацдармом на западном берегу. 70-я стрелковая дивизия комдива М. П. Кирпоноса с 34 танками и 72 орудиями должна была наступать по льду под огнем финских батарей береговой обороны Ристаниеми (два 305-мм орудия) и Сатаниеми (четыре орудия калибра 155 мм). Снаряды образовывали полыньи, в которые проваливались красноармейцы. Тем не менее плацдарм на западном берегу Выборгского залива был захвачен и шоссе на Хельсинки перерезано. Выборг оказался в полуокружении.
В условиях мороза, сильного ветра и снега, через торосы, по льду, пробитому снарядами и местами подмытому подледными течениями, под сильным огнем финской артиллерии на плацдарм началась переброска основных сил. Лед усилили досками и бревнами. У финнов почти не было бомбардировочной авиации, и разрушить с воздуха переправу, прикрытую истребителями, они не смогли.
В ходе боев с 5 по 8 марта 91-я стрелковая дивизия заняла несколько важных высот и подошла к северо-восточной окраине Выборга. 6–7 марта, после тяжелых боев по прорыву финских укреплений, советские части перерезали железную дорогу Выборг – Антреа.