早在在苏联境内作战时，希特勒便提出过“城市堡垒”的概念，即即使身陷重围，德军仍要把守主要城市和交通枢纽，这一次德军统帅部使柯尼斯堡在完全孤立的条件下做好了长期防御的准备。 市内有地下工厂、兵工厂和仓库。要塞的防御体系，由外层防御围郭(在1月份几次战斗中已被苏军突破)和三道阵地组成。
第一道阵地距市中心6—8公里，包括2—7条有交通壕的堑壕和大量防坦克障碍物、15个旧堡垒及其他防御工事。
第二道阵地构筑于市郊，由适于防御的砖石建筑物、设置于交叉路口的街垒以及永备发射点和布雷地段组成。
第三道阵地沿旧城界构筑，依托9个老式堡垒。守卫柯尼斯堡的有4个步兵师、若干国民冲锋队独立团和独立营。其编成内共约13万人、近4000门火炮和迫击炮、108辆坦克和强击火炮。苏军人数与德军大致相等，但火炮比德军多0.3倍，坦克和自行火炮多4倍，航空兵多13倍。 在开始强攻柯尼斯堡前，方面军炮兵在红旗波罗的海舰队所属铁道炮兵参加下，四天内对德军永备发射工事进行了破坏。在此期间，航空兵由于天气不适于飞行而未行动。
1945年4月6日，白俄罗斯第3方面军在进行一个半小时炮火准备并实施航空兵突击后发起进攻。德军进行了顽强抵抗。但苏军勇猛前进。至日终前，第39集团军已楔入德军防御4公里，并切断了柯尼斯堡—皮劳铁路。第43、第50集团军和近卫第11集团军突破了第一道阵地，直逼市区。第43集团军部队首先突入柯尼斯堡。随后几天，进攻加快速度进行。天气的明显好转使航空兵能够全力出动。
4月7日昼间，该市西南区和西区遭到了密集的空中突击，德军在这两处扼守一条沟通柯尼斯堡守军与泽姆兰半岛军队联系的狭小走廊。苏军航空兵在一天的战斗中共出动4758架次，向德军投掷了1658吨炸弹。至4月8日日终前，苏军攻占了该市港口、铁路枢纽和许多军工目标，割断了要塞守军与泽姆兰半岛军队的联系。这天，苏军统帅部派出军使敦促守军放下武器。但德军继续抵抗。
4月9日晨，第43集团军打破了守军一些部队西逃企图。德军坦克第5师由泽姆兰半岛向柯尼斯堡实施的相向突击也未得逞。在苏军炮兵和大约1500架飞机对残存的抵抗枢纽部进行密集突击之后，近卫第11集团军对市中心的德军发起冲击，于4月9日21时迫使要塞守军投降。
柯尼斯堡战役，共消灭德军官兵约4.2万人;俘获约9.2万人，其中军官 和将军近1800名;迫击炮1652门、飞机128架。为纪念柯尼斯堡战役设立了攻克柯尼斯堡奖章，总共授予约76万人攻克这枚奖章。约200名军人被授予苏联英雄称号。