戰役第一階段（9月14～27日），波羅的海沿岸第3、2、1方麵軍進行了裏加戰役（1944），並在戰役過程中進抵距裏加25～60公裏處構築的敵軍“錫古爾達”堅固防禦地區。由於法西斯德軍在該防禦地區進行激烈抵抗，最高統帥部大本營為盡快切斷敵軍波羅的海沿岸集團與東普魯士的聯係，於9月24日決定將波羅的海沿岸第1方麵軍的力量從裏加方向轉移到梅梅爾方向，該方麵軍應會同白俄羅斯第3方麵軍一部兵力，在此方向實施進攻戰役。列寧格勒方麵軍與紅旗波羅的海艦隊協同，於17～26日進行了塔林戰役（1944），此役重創敵“納爾瓦”戰役集群，解放了塔林和愛沙尼亞整個陸地部分。該方麵軍於27日日終前進抵濱海地帶，而以左翼進抵敵在拉脫維亞境內的“錫古爾達”防禦地區。愛沙尼亞濱海地帶的解放，大大改善了紅旗波羅的海艦隊在波羅的海的活動條件，為完全解放愛沙尼亞創造了前提。
戰役第二階段（9月28日至11月24日），波羅的海沿岸第1方麵軍、白俄羅斯第3方麵軍第39集團軍向梅梅爾方向展開進攻，波羅的海沿岸第3、2方麵軍則繼續進行裏加戰役；列寧格勒方麵軍和紅旗波羅的海艦隊進行了蒙群島登陸戰役（1944）。
在列寧格勒方麵軍左翼當麵行動的法西斯德軍於9月24日前將主力向裏加撤退，而以一部兵力在蒙群島固守。敵人在裏加方向建立了強大的集團，依靠從愛沙尼亞退卻的兵力對它進行了補充。該集團編成內有33個師，內4個坦克師。在梅梅爾方向（由奧采至涅曼河）行動的有敵7～8個師，內4個坦克師。
根據當時形成的情況，蘇軍在梅梅爾方向實施了猛烈的正麵突擊，該處敵軍集團及其防禦都比裏加地域薄弱。蘇軍麵臨的任務是切斷法西斯德軍“北方”集團軍群與東普魯士的聯係。
為了實施梅梅爾戰役（1944），波羅的海沿岸第1方麵軍不為敵所覺察地將其全部軍隊調到了希奧利艾地域，並於10月5日向梅梅爾（克萊佩達）方向實施了突擊。突擊第4集團軍對利巴瓦（利耶帕亞）方麵實施積極行動，第39集團軍和白俄羅斯第3方麵軍由羅謝內（拉塞尼艾）地域向陶拉格方向實施突擊，分別從北麵和南麵保障梅梅爾方向的進攻。
由於列寧格勒方麵軍和紅旗波羅的海艦隊早在9月27日就開始了蒙群島登陸戰役，也由於波羅的海沿岸第3、2方麵軍在裏加地域積極行動，敵人未能從“錫古爾達”防禦地區調龐大兵力來抗擊蘇軍在梅梅爾方向的進攻。梅梅爾戰役的結果，蘇軍前出至波羅的海沿岸，楔入東普魯士領土，並切斷了整個“北方”集團軍群與東普魯士的聯係。
正當波羅的海沿岸第1方麵軍在梅梅爾方向展開進攻時，波羅的海沿岸第3、2方麵軍從10月6日起對怕丟掉退向東普魯士之路而開始從裏加地段向庫爾蘭半島倉卒退卻的敵人轉入追擊。13日，蘇軍解放裏加。16日，波羅的海沿岸第3方麵軍撤銷，其所屬軍隊分別編入波羅的海沿岸第一方麵軍（第61集團軍）、波羅的海沿岸第2方麵軍（突擊第1集團軍、空軍第14集團軍）和列寧格勒方麵軍（第67集團軍），部分編入大本營預備隊（第54集團軍）。到22日前，波羅的海沿岸第2方麵軍以其右翼進抵敵人圖庫姆斯防禦地區，結束了裏加戰役。“北方”集團軍群被從陸上封鎖於庫爾蘭半島。波羅的海沿岸第2、1方麵軍負責消滅被封鎖集團。