28 ноября СССР обвинил Финляндию в обстреле советского приграничного селения. Финны эти обвинения отвергли. От совместного расследования происшедшего Советский Союз отказался. По-видимому, это была провокация, призванная создать для СССР повод к нападению на Финляндию.

29 ноября финское правительство направило в Москву ноту, выражая готовность отвести войска на такое расстояние, при котором в них нельзя было бы увидеть опасность для Ленинграда. Но советское правительство, уже взявшее курс на разрешение спора силой, отвергло эту ноту, заявив, что уже слишком поздно. СССР денонсировал пакт о ненападении и отозвал из Хельсинки своих представителей.

В тот же день войска Ленинградского фронта получили оперативный приказ, в котором им предлагалось вступить на финскую территорию и через 4 дня овладеть Выборгом, а через 7 дней занять Хельсинки. Целью войны провозглашалось отнюдь не обеспечение безопасности Ленинграда, а помощь финским трудящимся в освобождении от ига капитализма.

30 ноября советские войска пересекли советско-финскую границу, совершив открытый акт агрессии. Уже после этого СССР вновь предложил Финляндии заключить пакт о ненападении и взаимопомощи. В ответ Финляндия объявила СССР войну. Правда, на второй день войны финская сторона предложила вернуться к предвоенному состоянию и продолжить переговоры, но Советское правительство не отреагировало на эту инициативу.

«Правда» в первые дни войны писала об освободительной миссии советских войск, о восторженной их встрече населением (на самом деле финны бежали вглубь страны). 2 декабря 1939 г. советская пресса сообщила о создании в Териоки правительства Народной республики Финляндии во главе с О. Куусиненом — видным деятелем Коминтерна и ВКП(б), финном по национальности. СССР объявил о заключении договора с этим правительством. С «помощью» СССР создавалась также народно-освободительная армия Финляндии. (Она формировалась в составе двух дивизий из числа проживавших в СССР и знавших финский язык карелов и эстонцев). Когда Лига Наций вскоре после начала боев потребовала от Кремля прекратить войну и вывести войска, СССР ответил отказом, мотивируя его тем, что не признает правительства Финляндии, а признает лишь правительство Куусинена, с которым заключил мир и войны не ведет. К тому же Москва объявила, что буржуазное правительство Финляндии покинуло Хельсинки и находится неизвестно где. (На самом деле финское правительство столицы не покидало). После этого СССР был признан агрессором и исключен из ЛН. После того, как СССР приступил к переговорам и отказался от дальнейшего продвижения по территории Финляндии, правительство Куусинена было распущено.

Красная Армия, располагавшая 240 тыс. чел., более 1900 орудий, 1130 танков и 967 самолетов, значительно превосходила противника. Финны сосредоточили на Карельском перешейке к началу войны 140 тыс. чел., 400 орудий, 60 танков и 270 самолетов. Со второго дня войны советская авиация бомбила Хельсинки.

Вплоть до линии Маннергейма советские войска практически не встречали сопротивления. До середины дня 30 декабря с финской стороны вообще не было ни выстрела. Позднее возникали лишь отдельные перестрелки со снайперами. Однако сосредоточение Красной Армии перед линией Маннергейма продолжалось целый месяц, так как редкие дороги оказались забиты техникой, а двигаться вне дорог было невозможно из-за глубокого снега.

Линия Маннергейма состояла из трех полос укреплений общей глубиной до 90 км. Она насчитывала 296 железобетонных и 897 гранитных долговременных укреплений. Часть их была рассчитана на прямое попадание снаряда калибра 203 мм. Финны сопротивлялись исключительно упорно, до последнего удерживая огневые точки, широко применяя мелкие маневренные группы, в том числе лыжные.

Из воспоминаний маршала А.М. Василевского:

«Представленный Генштабом оперативный план войны, требовавший сосредоточения больших сил и средств, исходя из реалистичной оценки финской армии, был Сталиным отклонен и вся операция поручена исключительно одному Ленинградскому фронту, а начальник Генштаба Шапошников от операции отстранен и отправлен «на отдых». Ленинградский фронт за месяц понес большие потери, преодолел только предполье, к линии Маннергейма подошел выдохшимся и взять ее не смог. Только тогда к руководству был возвращен Шапошников, принят предлагавшийся им ранее план. Руководство войсками было поручено Тимошенко. Бои начались вновь только после месячной паузы, потраченной Тимошенко на разработку плана, подтягивание сил и обучение войск».

Новое наступление против линии Маннергейма началось 11 февраля 1940 г. Прорыв был осуществлен в начале марта. 12 марта советские войска заняли часть Выборга.

При прорыве линии Маннергейма советские войска потеряли 53,5 тыс. чел. убитыми, 16,2 тыс. пропавшими без вести, 163,8 тыс. ранеными, 5 тыс. пленными. 12 тыс. бойцов обморозились, т.к. армия была плохо подготовлена к действиям в зимних условиях. Так, буденовки были заменены ушанками лишь после массовых обморожений. Потери финнов, ведших оборонительные бои, были значительно меньше: 19,5 тыс. убитыми, 3,3 тыс. пропавшими без вести и 43,7 тыс. чел. ранеными. В плен попали всего 1100 финских военнослужащих. Значительные потери понесла Красная Армия в технике, часть которой попала в руки противника. Министр иностранных дел Финляндии утверждал даже, что в первые месяцы войны финны захватили у Красной Армии больше оружия, чем получили от дружественных стран.