Сопротивление оккупантам разрасталось и становилось все более организованным. В марте 1943 года на базе отдельных групп была образована 1-я Латышская партизанская бригада. Партизаны Латвии нападали на гарнизоны оккупантов и их пособников, срывали угон населения в Германию, распространяли листовки, уничтожали воинские эшелоны.
15 октября 1943 года литовские партизаны вели большой бой в Биршайском лесу, в ходе которого уничтожили значительное число карателей. 28 ноября 1943 года был создан Литовский штаб партизанского движения во главе с первым секретарем ЦК Компартии Литвы А. Снечкусом. К концу того же года в Литве уже действовало 56 партизанских отрядов.
Пока патриоты Советской Прибалтики сражались на территории своих республик, многие литовцы, латыши и эстонцы защищали Советскую Родину за пределами родного края. Уже 10 августа 1941 года была создана 201-я латышская стрелковая дивизия, которая вскоре приняла участие в битве под Москвой, освобождая Наро-Фоминск и Боровск. Затем она сражалась под Демянском. Были сформированы также латышский зенитный полк и латышская авиаэскадрилья, затем также превратившаяся в авиаполк. В октябре 1942 года 201-я латышская стрелковая дивизия стала 43-й гвардейской и позже сражалась под Старой Руссой и Великими Луками.
По постановлению Государственного комитета обороны СССР в мае 1942 года была сформирована 16-я литовская стрелковая дивизия, насчитывавшая 12398 солдат и офицеров. С февраля 1943 года она вошла в состав 48-й армии Брянского фронта, а затем приняла участие в боях под Орлом в ходе Курского сражения. С октября 1943 года эта литовская дивизия участвовала в боях за Невель, Городок, а в ходе операции “Багратион” принимала участие в освобождении Полоцка.
В 1942 году был организован 8-й эстонский стрелковый корпус под командованием генерал-лейтенанта Л. А. Пэрна. Первые бои корпус вел в районе Великих Лук.
К началу 1944 года национальные части, состоявшие из граждан Советской Прибалтики, вместе с другими частями Красной Армии подошли к родной земле. По мере подготовки Красной Армии к освобождению Прибалтики партизаны трех советских республик наносили новые удары в тылу врага. В марте 1944 года была сформирована 1-я Латвийская партизанская бригада, летом 1944 года - 2-я, а затем - 3-я. Три крупных партизанских отряда действовали на юге Латгалии. К лету 1944 года движение народного сопротивления охватило почти все уезды Латвии. Если к началу 1944 года в латвийских партизанских отрядах было 854 человека, то к лету их численность возросла до 1623, а в сентябре насчитывалось уже 2698 человек. Всего же в партизанском и подпольном движении Латвии участвовало до 12 тысяч человек.
В Литве за годы оккупации было создано 92 партизанских отряда, в которых сражалось около 10 тысяч бойцов. Среди них 62,5% составляли литовцы, 21% - русские, 7,5 % - евреи, 3,5% - поляки, 3,5% - украинцы, белорусы и другие. Примерно половина партизан и подпольщиков погибла в схватках с оккупантами и их местными приспешниками. Литовские бойцы в тылу врага пустили под откос 364 эшелона, вывели из строя около 300 паровозов, свыше 2000 вагонов, разгромили 18 гарнизонов врага, убили свыше 100 тысяч гитлеровцев и их пособников. 1800 партизан Литвы были награждены орденами и медалями. За боевые заслуги семерым литовским партизанам было присвоено звание Героя Советского Союза, из них пятерым, включая замученную фашистами Марию Мельникайте, - посмертно.
Сопротивление в тылу врага особенно возросло в дни, когда фронт приблизился к Прибалтике. Еще в середине июня 1944 года 38 партизанских отрядов Литвы приняли участие в операции “Рельсовая война”, проводившейся накануне операции “Багратион”. Только отряд “Мститель” пустил под откос 35 эшелонов противника, а отряд “Вильнюс” - 43 эшелона.
В ходе осуществления операции “Багратион” войска 3-го Белорусского фронта вступили на территорию Литвы, 7-8 июля прорвали городские укрепления города Вильнюса и 9 июля окружили литовскую столицу. 13 июля Вильнюс был освобожден. В “Истории Великой Отечественной войны” говорилось: “Жители города радостно встречали своих освободителей. Они с благодарностью отмечали, что Красная Армия третий раз (в 1920, 1939 и 1944 гг.) возвращает Вильнюс литовскому народу”.
На завершающем этапе войны в Красной Армии сражалось 108378 литовцев. Около 8 тысяч из них приняли участие в Берлинской операции. Всего за четыре года Великой Отечественной войны в рядах Красной Армии находилось более 150 тысяч граждан Литвы. Более 13764 воинов-литовцев было удостоено боевых наград, двенадцати из них было присвоено звание Героя Советского Союза.
За освобождение Прибалтики сражались и граждане Советской Латвии. В составе 22-й армии 2-го Прибалтийского фронта успешно действовал 130-й латышский стрелковый корпус под командованием генерал-майора Д. К. Бранткална. Корпус был сформирован из двух латышских стрелковых дивизий - 308-й и 43-й гвардейской.