蘇芬邊境人煙稀少，森林茂密，湖泊縱橫，交通不便。但芬境縱深地區公路網發達，有數條鐵路與邊界平行，便於物資運輸和兵力機動。而蘇方一側的卡累利阿地區是一片渺無人煙的荒漠，從列寧格勒到摩爾曼斯克隻有一條與邊界平行的鐵路和兩條通往邊界的支線。因此雙方的軍事後勤供應補給可以想象了。
現在雙方的作戰行動主要展開在邊境的四個地區，即卡累利阿地峽、拉多加湖東北、邊界中部和貝薩謀地區。
在被皚皚白雪、莽莽森林覆蓋的荒原上，蘇軍的坦克與重炮將陷入英雄無用武之地的困境，因此，這裏對蘇軍是一個十分不利的戰場。而在卡累利阿地峽，蘇軍主力一越過邊界，就被曼納海姆防線阻擋，不得不進行一場困難的攻堅戰。
戰爭又持續了一個多月。在卡累利阿地峽，蘇軍突破曼納海姆防線未逞。蘇軍弗謝沃洛德?費奧多洛維奇?雅科夫列夫第7集團軍轄7個步兵師、1個坦克軍和2個坦克旅，組成深遠的戰役布勢和縱深梯次的戰鬥隊形，在卡累利阿地峽實施進攻，主要突擊指向維堡方向。進攻首先從地峽東段開始，企圖吸引芬軍預備隊東調，隨後在地峽西段實施主要突擊。
而混編的芬軍集中2個軍計5個師的兵力防守該地，首先以掩護兵力在保障地帶防守各個狹窄的接近地。晝間，芬軍以近戰火力配合以有利條件下的陣前出擊殺傷敵有生力量，以各種反坦克兵器從近處摧毀蘇軍坦克；夜間派出滑雪小分隊采取特種作戰的方式襲擾蘇軍後方，突擊在雪地烤火露宿的蘇軍，把蘇軍打得疲憊不堪。
盡管蘇軍投入1個梯隊又1個梯隊，輪番進攻，但由於未弄清芬軍的主要防禦地帶和保障地帶，未查明芬軍的防禦工事和障礙物配係，更不知道德國和龍衛軍的秘密參戰，再加協同不靈，指揮不善，到了1940年1月，在付出重大代價以後隻攻占了芬軍20～60公裏縱深的保障地帶。這時蘇軍已無力突破芬軍的主要防禦地帶，被迫就地停止進攻。雙方形成對峙，轉入襲擾戰。
在拉多加湖東北地區，蘇軍2個師大部被殲，被迫轉入防禦。蘇軍第8集團軍轄5個步兵師、1個坦克旅，分南北兩路實施進攻。其任務是從翼側牽製芬軍兵力，配合第7集團軍的進攻。越過邊界後，蘇軍遭到芬軍2個師節節阻擊和遊擊隊夜間的襲擾，進展緩慢。6天後，北路集群前進了40公裏。在托爾瓦湖地區，雙方發生激戰。結果，蘇軍傷亡5000餘人，補給無源，被迫轉入防禦，再也未敢進攻。南路集群前進40餘公裏後，在基泰萊地區進行1個多月的攻防戰鬥，到1940年1月1日，被芬軍分割、包圍、補給中斷，2個師大部被殲，傷亡1.9萬餘人，其餘兵力龜縮後退，轉入防禦，直到戰爭結束。
在邊界中段，蘇軍2個師被殲，餘皆退守。蘇軍瓦西裏?伊萬諾維奇?崔可夫的第9集團軍轄4個步兵師，分南北兩路，向波的尼亞灣方向進攻，企圖將芬蘭從狹窄腰部地區切成兩段。南路集群沿兩條被深雪覆蓋的林間道路向奧盧港方向進攻。先頭師到達距邊界約40公裏的索木斯薩耳米村以後，遭芬軍小分隊依托路障，頑強阻擊。該師被迫沿道路展開成20餘公裏的縱長隊形，從而為芬軍實施分割、包圍提供了戰機。這時，芬軍戰略預備隊1個師趕至戰場，在芬軍第3軍亞爾馬?西拉斯沃的指揮下，到12月底首殲該師獲勝，隨後轉移兵力將企圖增援的蘇軍另1個師攔頭截尾，分割殲滅。索木斯薩耳米一戰，芬軍共殲敵2.3萬餘人，創造了以少勝多的光輝戰例。
在戰線北端，由於德國和龍衛軍方麵沒有排除海軍部隊，而芬蘭方麵海軍更是弱的可憐，於是蘇軍奪占貝薩謀等地。蘇軍第14集團軍轄2個步兵師在北方艦隊配合下向巴倫支海岸方向進攻，未遇芬蘭抵抗，很快占領了貝薩謀港和雷巴契半島，封鎖了芬蘭通往巴倫支海和挪威的通道。