普斯科夫-奥斯特罗夫战役开始前，第54集团军利用友邻波罗的海沿岸第2方面军于9日在新勒热夫东南发起进攻后取得的战果，以步兵第321师（师长为切斯诺科夫上校）于11～16日消灭了韦利卡亚河东岸敌军各掩护群，在佩切赫诺瓦-谢缅佳希地段进抵该河，并夺取了河西岸登陆场。
17日，在猛烈的炮火准备和航空火力准备之后，方面军突击集团转入进攻。突击集团于两天内在奥斯特罗夫以南近70公里宽的正面上突破了敌人防御，向纵深推进达40公里，从19日起，转入追击开始退却的法西斯德军。敌军奥斯特罗夫集团遭到西南面和西面的深远迂回。21日，向奥斯特罗夫进攻的第67集团军各兵团会同突击第1集团军步兵第146师，以强击攻占了敌人防御中的这一要点及其交通枢纽。敌军普斯科夫集团也受到被迂回的威胁。第42集团军利用总战果，于22日开始了攻占普斯科夫的战斗行动，次日会同第67集团军步兵第291师解放了该市。
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