日军在岛上共计部署了约8000人，外加64辆轻型坦克，守备力量还是非常强大的。18日2时35分，苏军率先在堪察加半岛上炮轰占守岛，对日军进行火力压制，紧接着在“基洛夫”号巡洋舰为首的苏联海军的掩护下，苏军士兵乘坐着运输船开始登陆占守岛。至凌晨4时30分，苏军先头部队登陆占守岛北部海滩，但随即就遭到了日本守岛部队的顽强阻击。
在日军中远程火炮的打击下，多艘苏军运输舰被击沉，这大大迟滞了苏军的行动。不过在陆基大炮的掩护下，苏军大部队还是成功地在占守岛滩头登陆，接着就迅速向内陆挺进。得益于在太平战场上积累的丰富守岛经验，日军将整个占守岛魔改成一个巨型堡垒，面对着日军密集的较差火力，苏军每前进一步都要付出巨大的代价。其实早在8月15日，日本天皇就已经宣布无条件投降，可那时日本还没有正式在降书上签字，因此在许多地区的日军还没有接到投降的命令，仍旧负隅顽抗，拒不投降。
但就在占守岛之战打响的第二天，日本守军突然通过无线电与苏军接洽，表示希望停战，而苏军则拒绝了日军的请求，苏军指挥官要求日军立即无条件投降。对于苏军的回应，日军显然不愿意就此束手就擒，双方的战斗依旧在持续着，此时战事已进入胶着状态。以当时双方的实力对比，如果日军继续坚持抵抗的话，恐怕苏军在短时间内很难拿下占守岛，至于整个千岛群岛，苏军则要花费更长的时间。
但好在此时驻守千岛群岛的日军接到了东京的命令，开始陆续向苏联投降，至23日午后，占守岛守军全部投降。（占守岛上日军坦克残害，现在这些坦克残害已成为岛上的观光景点）占守岛之战一共持续了6天时间，此后苏军趁热打铁，在几乎没有遇到任何抵抗的情况下就占领了整个千岛群岛。到8月28日凌晨，苏军登陆北方四岛中面积最大的择捉岛，1.35万名日本守军不战而降，随后苏军又陆续占领国后、色丹二岛。
虽然在9月2日，日本便正式签署了投降协议，但苏军还是在9月5日占领了齿舞诸岛，至此整个北方四岛都被苏军占领。（北方四岛位于千岛群岛南部，因此俄方称之为“南千岛群岛”）其实按照美苏两国之前的协定，苏联本来有权利占领北纬38°线以北的日本本土，其中包括日本本州岛的东北部和整个北海道。但驻日美军最高长官麦克阿瑟却拒绝执行这一命令，在他的策划下美军成功地抢在苏联前面接管了整个日本本土，而苏军在占领北方四岛后也接到了斯大林停止作战的命令，千岛群岛战役就此结束。
纵观整场千岛群岛战役，苏军也就只在占守岛上遇到了强烈的抵抗，若不是日军最后选择投降，苏军没有个上万伤亡是肯定拿不下该岛的。而苏军如果继续往南部进攻，则位于勘察加的陆基大炮就帮不上忙了，以苏军的海军实力想打赢滩头登陆战简直就是不可想象。并且在二战末期，整个千岛群岛尚有八万日本守军，只要弹药准备充足，日军便可冒死固守，苏军夺岛的困难性可想而知。
俄罗斯为什么一定要占领日本的北方四岛？
南千岛群岛（日本称：北方四岛），近代上，日俄围绕这个问题展开了半个多世纪的争夺，现在这个格局是二战后形成的。日本声称对北方四岛拥有主权，并积极以经济援助为诱饵让俄罗斯归还四岛，俄罗斯虽然在叶利钦时代做出了归还其中两岛的决策，但来自国内卖国贼的压力让俄罗斯内部无法形成统一意见，到了强人普京时代，四岛问题更是扑朔迷离，但总体上，根据战略地位，自然资源以及国际关系和国内舆论角度李戡，俄罗斯目前还将继续维持对四岛的统治地位。
如果要看这四岛问题，我们需要从历史以及国际力量此消彼长的宏观环境去看。俄罗斯人从1760年开始来到千岛群岛捕鱼，并通过多种方式让岛上的原住民虾夷族加入了俄罗斯族。而几乎差不多的时间，日本也开始了在千岛群岛的活动。1855年，日俄两国签署《日俄和亲通好条约》，瓜分了千岛群岛，两国约定以伊图鲁普岛与乌鲁普岛之间的海峡为界，海峡以南称为南千岛群岛，归日本所有，日本在南千岛群岛设置行政区划。
到了1875年，中国在第二次鸦片战争后与诸多列强签订了一系列不平等条约，东北三省的土地相继落入俄罗斯之手，这就包括其中的库页岛。这次，经过明治维新的日本，也正在拓展领土，他们先是将北海道纳入统治范围，然后又把目光放到了千岛群岛。1875年，日俄在当时俄罗斯首都圣彼得堡签署《库页岛千岛群岛交换条约》，日本放弃萨哈林岛的主权予俄罗斯，以换取整个千岛群岛的主权，自此北千岛群岛也并入日本版图。
