Немецкое командование подготовило крепость к длительному сопротивлению в условиях полной изоляции. В Кенигсберге имелись подземные заводы,  многочисленные арсеналы и склады. Система обороны крепости состояла из внешнего оборонительного обвода, который был преодолен советскими войсками в январских боях, и трех позиций: 1-я позиция проходила в 6-8 км от центра города и включала 2-7 линий траншей с ходами сообщения и заграждениями, а также 15 старых фортов и других оборонительных сооружении; 2-я позиция, оборудованная на окраинах города, состояла из приспособленных к обороне каменных зданий, баррикад, дотов и минированных участков; 3-я позиция проходила по старой городской черте и опиралась на 9 фортов старой постройки. В центре города находилась цитадель, рассчитанная на гарнизон в несколько тысяч человек. Кенигсберг обороняли 4 пехотных дивизии, несколько отдельных полков и батальонов фольксштурма (всего около 130 тыс человек, около 4 тыс. орудий и минометов, 108 танков и штурмовых орудий, 170 самолетов).

Замыслом советского командования предусматривалось нанесение одновременно ударов по Кенигсбергу с севера и юга по сходящимся направлениям с целью окружения и уничтожения группировки противника. Чтобы сковать земландскую группировку врага, планировался вспомогательный удар из района севернее Кенигсберга на Пиллау. Силы Балтийского флота (адмирал В Ф. Трибуц) должны были ударами авиации и огнем артиллерии содействовать наступлению войск фронта.

Главная задача, стоявшая перед командованием 3-го Белорусского фронта,  состояла в том, чтобы взять город с минимальными потерями. Маршал Василевский исключительное внимание уделял разведке. В штабе фронта на основе аэрофотосъемок  был создан макет всего Кенигсберга с его улицами,  крепостями, дотами, отдельными домами. День и ночь у этого игрушечного города совсем не детские игры вели командиры частей и соединений. Шел поиск оптимальных вариантов штурма. Атаковать вслепую означало обречь на гибель тысячи и тысячи солдатских жизней. Решающая роль при штурме города отводилась артиллерии всех калибров, включая орудия сверхбольшой мощности, до этого не находившие из-за своей малоподвижности применения на театре военных действий. Артиллерия должна была деморализовать противника, подавить его сопротивление, разрушить его долговременные оборонительные сооружения. К началу штурма фронт имел пять тысяч орудий. В течение месяца на позиции прибывала артиллерия резерва Верховного Главнокомандования. По специально проложенным путям были доставлены восемь батарей 1-й гвардейской морской железнодорожной артиллерийской бригады. Для тяжелых орудий строились специальные бетонированные площадки. На направлениях главных ударов и участков прорыва создавалась чрезвычайная плотность артиллерийских стволов. Так, в зоне предстоящего наступления частей 43-й армии было сосредоточено на километре фронта 258 орудий и минометов. Большая роль отводилась гвардейским минометам – знаменитым «катюшам». Перед началом штурма Кенигсберга артиллерия фронта и Балтийского флота в течение четырех дней разрушала долговременные сооружения противника.

День и ночь шла тщательная подготовка к штурму города и крепости Кенигсберг. Формировались штурмовые группы силой от роты до батальона пехоты. Группе придавались саперный взвод, два-три орудия, два-три танка, огнеметы и минометы. Наши солдаты с успехом использовали фаустпатроны, захваченные у врага в большом количестве. Артиллеристы должны были двигаться вместе с пехотинцами, расчищая им дорогу для наступления. Впоследствии штурм подтвердил всю эффективность таких небольших, но мобильных группировок. До самого начала штурма никто не знал ни минуты отдыха. Уставшие до изнеможения саперы строили лестницы, штурмовые мостки и другие приспособления. Солдаты, включенные в состав танковых десантов, учились вспрыгивать на движущиеся машины и спешиваться на малом ходу, изучали с танковыми экипажами сигналы для взаимодействия в бою. Минеры знакомились с новыми образцами немецких мин, наполненных жидкой взрывчаткой. К вечеру 5 апреля подготовка к штурму была полностью завершена.

Утром 6 апреля 1945 года с южной стороны города тишину разорвал все усиливающийся грохот, начался штурм Кенигсберга. Это заговорила вся артиллерия 11-й гвардейской армии. На хорошо разведанные и пристрелянные крепостные сооружения обрушилась тяжелая артиллерия. В десять часов утра открыли огонь орудия и минометы наступающих с севера 43, 50 и 39-й армий. Пять тысяч орудий буквально взламывали оборону противника. Плохая погода и густой дым от разрывов снарядов, затянувший город, ограничивали действия авиации. Основной удар наносился по северной части Кенигсберга. Так же как и на других участках за четыре дня до штурма здесь велась интенсивная артиллерийская подготовка. Отсюда с полевых аэродромов наносились мощные бомбовые удары по укрепленным объектам противника. Северная группировка объединяла войска 50, 43 и 39-й армий. Вскоре после начала штурма чуть было не произошла трагедия. Главный командный пункт наших войск был накрыт залпом вражеского артиллерийского дивизиона. Генерал армии И. X. Баграмян получил легкие ранения, а генерал А. П. Белобородов – контузию. Двое из находившихся на КП офицеров погибли.

Между тем по мере приближения ночи бои в городе ослабевали.  Задачи, поставленные перед войсками, были выполнены не полностью. Продвижение атакующих частей составило от двух до четырех километров. Но было сделано главное: вражеская оборона взломана, противник понес большой материальный урон, нарушилась связь между его частями и командными пунктами. Что очень важно  – противник, ощутив всю мощь наступающих, понял, что отстоять город невозможно, что окруженный гарнизон обречен на поражение. Солдаты и офицеры, в том числе и старшие, начали добровольно сдаваться нашим войскам.

 На второй день штурма жаркие бои развернулись вдоль всей линии соприкосновения войск еще до наступления рассвета. Враг предпринял отчаянную попытку переломить ход сражения. В контратаку были брошены последние резервы и наскоро сколоченные отряды фольксштурма. Но все это оказалось тщетным. Если первый день штурма можно было назвать днем артиллерии, то второй поистине стал днем авиации. Погода улучшилась, в разрывах облаков блеснуло солнце. 7 апреля впервые в условиях светлого времени была применена дальняя бомбардировочная авиация. Бомбардировщики 1-й и 3-й воздушных армий, тщательно прикрытые над полем боя истребителями, получили беспрепятственную возможность бомбить вражеские позиции. Аэродромы противника были полностью блокированы. Всего за один час на Кенигсберг сбросили свой смертоносный груз 516 бомбардировщиков.  7 апреля нашей авиацией было сделано 4700 самолето-вылетов и обрушено на вражеские позиции более тысячи тонн бомб. Войска наступающей с юга 11-й гвардейской армии полностью освободили городской район Понарт (Балтийский район) и вышли к берегам реки Прегель, рассекающей Кенигсберг на две части. Победа была близка. Бойцы 16-й гвардейской стрелковой дивизии, прорвавшиеся с юга к Прегелю, уже видели вспышки на противоположном берегу реки. Там вели бой воины 43-й армии, наступавшей с северной стороны. Между стальными клещами оставалась только центральная часть города. Часы города и крепости Кенигсберг были сочтены.

К исходу третьего дня штурма наши войска заняли свыше трехсот городских кварталов. У врага оставалась более чем призрачная надежда какое-то время продержаться в центре города, где возвышались руины Королевского замка, разрушенного еще осенью налетами англо-американской авиации.  Наступил последний – четвертый день – штурма Кенигсберга. Враг не капитулировал, и каждая минута продолжала уносить жизни наших воинов. Тянуть с завершением операции было нельзя. С утра, как и в первые часы штурма, заговорили все пять тысяч орудий. После массированных ударов советской артиллерии и авиации (около 1,5 тыс. самолётов) по уцелевшим узлам сопротивления войска 11-й гвардейской армии атаковали противника в центре города и 9 апреля вынудили гарнизон крепости капитулировать.

В ходе Кенигсбергской операции было уничтожено около 42 тыс. вражеских солдат и офицеров, взято в плен около 92 тыс. человек, в т. ч. 1800 офицеров и 4 генерала во главе с комендантом крепости генералом  Лашем, захвачено 2023 орудия, 1652 миномёта и 128 самолётов. С падением Кенигсберга была уничтожена цитадель прусского милитаризма.

В ознаменование победы, одержанной под Кенигсбергом, Президиум Верховного Совета СССР учредил медаль «За взятие Кенигсберга». 98 частей и соединений получили почётное наименование «Кенигсбергские», около 200 воинов удостоены звания Героя Советского Союза.