Но уже с ночи 3 июля для отходящих войск 4-й и отдельных соединений 9-й полевых армий вермахта резко обострилась обстановка и в районе самого Минска. К этому времени в городе и по его окраинам оборону держали остатки трех пехотных и части 5-й танковой дивизий, подразделения трех полицейских полков, спецподразделения. Противотанковый ров, траншеи, проволочные заграждения, надолбы, доты и дзоты на внешнем обводе полосы обороны с трех направлений преграждали подступы к городу. На танкоопасных направлениях были установлены фугасы и мины. Да и сам центр Минска был подготовлен к обороне. Еще в 1960-х годах за Домом правительства на улице Мясникова прохожие могли видеть вражескую железобетонную огневую точку, державшую под огнем всю прилегавшую к ней территорию. Все это надо было преодолеть советским воинам, и они свою задачу выполнили с честью!
Танковые бригады 2-го гвардейского танкового корпуса и передовые отряды 220, 173 и 352-й стрелковых дивизий развернулись в боевые порядки и двинулись на штурм Минска, нанеся удар по вражеской обороне с северо-восточного и восточного направлений. Одновременно в наступление на город с северного направления перешли и бригады 3-го гвардейского стрелкового корпуса, а вслед за ними и передовые отряды 11-й гвардейской и 31-й армий.
Прорвав с боем оборонительные позиции внешнего обвода укреплений, танкисты генерала Бурдейного ворвались на окраины Минска. Первыми в город в 5 часов утра по Московской автомагистрали со стороны обсерватории вошли танкисты 4-й гвардейской танковой бригады полковника О.А. Лосика, за которыми продвигались мотострелки подполковника М.С. Антипина. Но враг и здесь подготовил встречу, прикрыв дорогу противотанковыми орудиями. И следовавший головным танк командира взвода младшего лейтенанта Д. Фролова был подбит их огнем, но это уже не могло остановить дальнейший прорыв гвардейцев в город.
Со стороны Логойска вражеские позиции атаковали воины 25-й гвардейской танковой бригады под командованием полковника С.М. Булыгина, а со стороны Слепянки действовали батальоны 26-й гвардейской танковой бригады полковника С.К. Нестерова.
На северной окраине Минска в это время завязали бои передовые части 3-го гвардейского танкового корпуса 5-й гвардейской танковой армии. Одними из первых в город ворвались воины 18-й гвардейской танковой бригады подполковника В.И. Есипенко. В 6 часов в город ворвались танкисты 19-й гвардейской танковой бригады.
К 7 часам утра подразделения немцев были выбиты из восточной части города, но враг продолжал оказывать упорное сопротивление нашим наступавшим подразделениям и частям.
К 11 часам в бои за город вступили и передовые отряды 31-й и 11-й гвардейской армий, которые стали теснить врага к центру Минска. Ожесточенные бои продолжались у парка Челюскинцев, у Оперного театра, на реке Свислочь. Идут бои за дома, улицы, полуразрушенные кварталы… Горит правое крыло окружного Дома офицеров, Советская, Комсомольская, Революционная улицы…
Все ближе и ближе подходили к центру Минска советские воины, завязав бои в районе железнодорожного вокзала, на площади Ленина, у товарной станции… И вот наступил тот долгожданный момент, когда советский солдат прикладом автомата сбивает фашистскую свастику с Дома правительства.
В 13 часов в город с юго-востока по Могилевскому шоссе ворвались 15-я и 16-я гвардейские танковые бригады корпуса генерала Панова, где уже вели боевые действия стрелковые дивизии армии генерала Глаголева. Танкисты, соединившись с частями войск 3-го Белорусского фронта, завершили полное окружение немецкой группировки войск в районе восточнее Минска. А вскоре ее укрепили и другие стрелковые части войск маршала Рокоссовского и генерала армии Черняховского.
Вечером в город вступили и передовые части 3-й армии генерала Горбатого, ликвидируя еще оставшиеся в некоторых местах очаги вражеского сопротивления. Столица Республики Беларусь к исходу дня была полностью очищена от гитлеровских завоевателей.
Быстрым освобождением города советским войскам удалось предотвратить взрыв Дома правительства, здание Компартии Белоруссии и окружного Дома офицеров, некоторых производственных предприятий и фабрик.
Оставив Минск, уцелевшие после боев вражеские части пытались прорваться в направлении Заславля, Ракова, Негорелое, но это было уже проблематично. Пока шли бои в центре города, части 220-й стрелковой дивизии прорвались на западную окраину Минска, перерезав немцам пути отхода в этом направлении. Прорвавшиеся через их боевые порядки отряды и группы противника дальше натыкались на огонь воинов бригад 29-го танкового корпуса, которые в ходе ночных боев обошли Минск с севера и к исходу 3 июля вышли в районы Заславля и Ракова.
К этому времени и батальоны 9-го танкового корпуса вышли в район Курковичи, преградив дорогу врагу в слуцком и дзержинском направлениях. А скоро их оборону подкрепили и части вышедшей в этот район 3-й армии генерала Горбатова.