但是一如既往，国防军的局部成功通常就意味着战线上其他地方出现大窟窿。德军战线下一个遭受苏军重击的地段属于此时正防守着东加里西亚的北乌克兰集团军群。德军总司令部几个月来一直预测苏军会进攻北乌克兰集团军群地段。事实上，他们已将大部分可用的机械化部队部署到这一地段来应对这样的攻势，这正是中央集团军群遭到如此要命的削弱的原因之一。此刻，随着德军的注意力被明斯克城下正在上演的灾难牢牢吸引，苏联红军发动了又一次声势浩大的战役打击—这样的打击乃是战争最后一年的特色。有两个苏联方面军参与并有炮兵、装甲兵和航空兵提供强大支援的利沃夫—桑多梅日作战在规模上可与“巴格拉季昂行动”并驾齐驱，其结果也同样不难预测。苏联红军战前的连续作战学说—针对敌军防线上选定地段的一次接一次势不可挡的铁锤重击—此时已经全面成熟。
和往常一样，苏军又集结了重兵。科涅夫将军的第1乌克兰方面军在南方对利沃夫虎视眈眈，它下辖至少十个集团军：七个步兵集团军和三个坦克集团军，此外还有两个骑兵机械化集群。在科涅夫的北面是罗科索夫斯基元帅的第1白俄罗斯方面军的左翼，正对海乌姆和卢布林（Lublin）。罗科索夫斯基手下有五个苏联集团军，包括四个步兵集团军和一个坦克集团军，此外还有规模较小、下辖四个师的波兰第1集团军。罗科索夫斯基的右翼在“巴格拉季昂行动”中为歼灭博布鲁伊斯克的德国第9集团军发挥了关键作用，此时甚至还在西边继续朝纵深推进，痛击着当面的德国第2集团军。同时发动第二场攻势并非易事，更何况罗科索夫斯基的方面军一半在普里皮亚季沼泽北面，一半在南面。事实上，在这场战争中也许任何一方都找不出几个有能力承担这一作战任务的指挥官，但罗科索夫斯基就是其中之一。
踌躇满志的罗科索夫斯基和科涅夫手头都握有强大的远战坦克部队
苏军集结如此庞大的力量，所要打击的目标是北乌克兰集团军群的两个主力集团军：在北面由瓦尔特·内林将军（General Walther Nehring）指挥的第4装甲集团军和在南面由埃哈德·劳斯将军指挥、大致面朝正东的第1装甲集团军，此外还有盟友的匈牙利第1集团军负责警戒南翼。两个德国装甲集团军也许确实是一支强大的力量，但是它们的实力和仅仅一个月前相比已经大打折扣。为了止住在白俄罗斯和诺曼底的大出血，集团军群已经交出了六个装甲师和三个步兵师。补充的速度没有跟上，陆军总司令部只能把三个未经考验的步兵师调到这一地段：第88步兵师、第28猎兵师和党卫军第14 “加里西亚”志愿师，而这些部队在7月初还在适应前线。因此，北乌克兰集团军群可以说是1944年国防军的标准模式：以若干虚弱的步兵师在过于宽广的前线排成一字长蛇阵，以数量不足的机械化预备队作为其后盾。该集团军群有三十四个师（其中八个是匈牙利师）部署在450千米的前线，五个被削弱的装甲师（其中一个是匈牙利师）担任预备队；它有一条徒有其名的筑垒防线（“欧根亲王”防线），既没有足够的装备，也没有足够的兵力来防守；它可能有450辆可作战的坦克，要面对科涅夫的2200辆和罗科索夫斯基的1700辆坦克—这正是东线的常态。
实际上，北乌克兰集团军群的虚弱状态已经促使莫德尔提出请求，让第4装甲集团军实施两个有限的战术撤退行动。第一个是从在春季发生过大量恶战的科韦利突出部后撤。这次调整可以在这座城市西边形成缩短了24千米的新战线，从而腾出一两个师用于即将发生的战斗。战术撤退通常在希特勒手下没有获批的希望，但是他从心底里信任莫德尔，因而批准了这位元帅的请求。更重要的是，放弃科韦利意味着希特勒放弃了将这座城市宣布为固定阵地的原计划，这又是元首的一个让步。而莫德尔最关心的就是避免6月时在维捷布斯克和博布鲁伊斯克重创了国防军的那种“预先安排的包围”。他的第二个请求是通过一次小规模撤退来拉平第4装甲集团军防线右翼托尔钦（Torchin）附近的一个小突出部，希特勒同样为他开了绿灯。
莫德尔深得希特勒赏识，但他对此时的局势同样只能望而兴叹
但是这些措施全都无济于事。击溃北乌克兰集团军群的攻势与成功的“巴格拉季昂行动”颇为相似，是分阶段连续实施的，由科涅夫首先发难。这位元帅设想的突击是让他的第1乌克兰方面军兵分两路同时推进：北边的一路冲向俄罗斯拉瓦，南边的一路进攻利沃夫。斯大林本能地怀疑任何过度复杂或精妙的作战方案，因此在策划阶段对科涅夫的计划提出了异议。他坚持认为集中兵力进行一路突击更好，但还是批准了科涅夫的计划：“你是个非常顽固的家伙。好得很，就按你的计划实施作战吧，不过你要自己承担责任。”这一幕简直就是分毫不差地重演了1944年5月时斯大林和罗科索夫斯基就“巴格拉季昂行动”计划发生的争执，而那一次斯大林同样做了让步。一次次的作战胜利孕育出了更为自信的苏联军官团。元帅们越来越敢于顶撞领导，而斯大林也倾向于听从他们的意见—这与希特勒和将军们之间的关系演变完全相反。
已经荣升元帅的科涅夫，他的部队将敲响北乌克兰集团军群的丧钟
北路的突击首先开始，目标是攻破德国第4装甲集团军的右翼并直取俄罗斯拉瓦。科涅夫原本打算在7月14日开始进攻，但是在通过侦察发现第4装甲集团军的有限撤退后，他就把日期提前了一天。由于苏军部队还未完全到达前线，德军部队又是在撤退中，双方的混乱程度都因此提高了一个档次。科涅夫一直是个莽撞的人，而指挥如此多的作战力量可能也加剧了他的这种问题。近卫第3集团军和第13集团军未经炮火准备就匆忙发起进攻，结果发现德军前沿阵地空无一人。科涅夫担心德军正在撤往欧根亲王阵地，便决定从速攻击该阵地。他甚至在突击部队还未完全达成突破时就将几个步兵军组成的第二梯队投入战斗，结果造成了难以想象的拥堵和重大伤亡。苏军硬啃德军防线三天，艰难推进了19千米。第4装甲集团军司令内林将军竭力挽回局势，在7月14日将预备队第16装甲师和第17装甲师投入战斗。这两个师一如既往地英勇奋战，但是此时它们各自的实力仅仅略超过一个装甲战斗群而已，而且不管怎样，以个别装甲师从行进中匆忙转入进攻的战术已经再也不足以阻止苏联多个集团军的攻势了。随着苏军部队继续锐不可当地进攻，两个德国装甲师都因为损失惨重而不得不败下阵来，到第三天日落时，科涅夫的进攻部队已经突破至格罗霍夫（Gorochow）附近。此时他投入了他的第三（发展）梯队—卡图科夫将军（General M.E.Katukov）指挥的第1坦克集团军，命令该集团军先朝正西方向的俄罗斯拉瓦前进，然后调头南下，从北面和西北面攻击利沃夫。
科涅夫在7月15日发动的第二路突击也是苦战后才获得成功的，这一路突击由南边的利沃夫集团实施，兵锋直指第1装甲集团军的左翼。这里的进攻遇到了德军严阵以待的抵抗，战斗甚至比北路更为艰苦和血腥。苏军突击部队又是在取得最初的进展后就遭到德军两个不满员的装甲师（第1和第8装甲师）反击，经过一番激战，才在7月16日上午将它们击退。红空军也在这一地段显示了自己的存在，通过战斗轰炸机的空袭迟滞了德军的反击速度，使苏军炮兵得以从容集中火力。此时科涅夫看出德军抵抗的颓势，便做出一个关键决定：将雷巴尔科将军（General P.S.Rybalko）指挥的近卫第3坦克集团军投入他在科尔托夫（Koltuv）村附近德军防线上打开的非常狭窄的突破口。到了夜间，雷巴尔科的坦克兵们已经冲过狭窄得出奇的科尔托夫走廊，尽管有时他们不得不排成一路纵队前进。这绝不能算是决定性的突破，于是科涅夫决定把第二个坦克集团军—列柳申科将军（General D.D.Lelyushenko）指挥的第4坦克集团军也放进这条走廊。在7月17日的激战中，这支强大的坦克力量—在苏军中两位最勇悍的装甲兵指挥官率领下—碾碎了走廊里的德国守军，达成了突破，随后向西长驱直入，从南面包抄利沃夫城。
苏军两路相隔甚远的突击箭头开始向内侧转弯，这基本上只会意味着一件事：位于两者之间的德军部队正在被包围。这一次倒霉的是阿图尔·豪费将军（General Arthur Hauffe）指挥的德国第13军。随着第1坦克集团军从格罗霍夫南下，近卫第3坦克集团军和第4坦克集团军从科尔托夫走廊北上，第13军显然有陷入重围的危险。但是该军的指挥人员却似乎缺乏紧迫感。豪费没有接到撤退的命令，也没有主动采取预防灾难的措施。他在这场战争中的大半时间是在行政岗位上度过的，最值得一提的是在1941年到1943年担任德国驻罗马尼亚军事使团负责人，也许指挥如此规模的作战实在超出了他的能力。直到7月18日，第13军才接到撤至相对安全的布格河对岸的命令—但为时已晚。苏军的两路突击箭头已经在布斯克（Busk）村会师，将豪费全军包围在布罗迪西南的佐洛乔夫（Zloczow）。这是德军又一个陷入重围的军，它下辖第454保安师、第361步兵师、C暂编军（一支师级规模的部队，包含三个被打残的师，每一个的实力都和一个团差不多）、第349步兵师和党卫军第14 “加里西亚”志愿师。此时撤退已经无从谈起，该做的是突围。
正在开赴战场的苏军坦克与步兵部队，图中的T-34坦克隶属于第4坦克集团军
截至此时，战斗都在按照我们非常熟悉的剧本展开：苏军从北面和东面猛攻，而西面是一大片烂泥洼地。因此豪费只有一个方向能去：正南。在这个方向上有徳国军队中最令人敬畏的指挥官之一赫尔曼·巴尔克将军指挥的第48装甲军。虽然德国第1和第8装甲师在苏军进攻初期发动的反击以失败告终，但如果说此时还有机会通过进攻解围的话，那么只有巴尔克能找到。豪费按上级要求将部队摆成了向南突围的阵型。加强了第249突击炮营的C暂编军打头阵。第349步兵师部署在它的左侧，任务是夺占334高地，保护C暂编军的侧翼。其余三个师摆成半圆阵型，防守包围圈的北面，要等接到命令才能加入冲向自由的旅程。这些部队阵中有着各种典型的累赘：运货大车、辎重队、大炮，当然还有最悲剧的人物—无论如何都难逃一死的数千名伤员。
佩特里亚科夫Pe-2被西方军史学者粗暴地称之为苏联的“蚊”式，但该型机采用全金属结构，甚至还能执行小角度俯冲轰炸任务
第13军的突围无论策划还是执行都充满波折。在7月19日上午，该军的参谋长库尔特·冯·哈默施泰因中校（Lieutenant Colonel Kurt von Hammerstein）召集各团团长，下发了行军命令。虽然速度至关重要，但我们还是看不出他们有什么特别的紧迫感：出发时间要等到次日凌晨的3点30分。突击纵队的编组花的时间比预料中长。每一个机动都要在苏军的大炮和火箭炮打击下进行，更不用说还有苏军低飞的“蚊”式轰炸机几乎不间断的空袭，因此该军被赶进一个越来越小的圈子里，损失全天都在稳步上升。五支主力部队的65000人占据着一块边长8千米，大致呈正方形的区域，交通堵塞和各种混乱情况层出不穷，无法形容的泥泞道路更是使状况雪上加霜。最后，德军的情报不仅不充分，还是完全错误的。哈默施泰因中校在他的命令简报中确认了三件事：南边没有成建制的苏军部队，只有少数警戒力量；第48军在南边维持着稳固的战线，正准备打开通道接应第13军；第1和第8装甲师又开始了攻向包围圈的解围尝试，而且取得了良好进展。然而这些说法无一符合事实，如今我们也不可能知道他当时到底是怎么想的，或者他的军长豪费将军是怎么跟他说的。豪费一直和第1装甲集团军指挥部保持着电话联系，他肯定了解第13军当时面临的真实困境，但是他似乎也没有向任何人透露实情。
由于以上种种原因，等到突围行动开始时早已过了早晨5点，黎明即将到来。虽然苏军起初被突围打了个措手不及（这在包围战中是常有的事，因为任何军队都无法从包围圈外面高效地进行全方位巡逻），但是在中午过后不久他们就回过神来。德军的后勤部队没有按计划的要求等突围行动打开通道再奔向自由，而是在天色已经大亮之际就紧跟着C暂编军往外冲。密集的卡车和马车纵队明明白白地指示了德军的突围方向，于是苏军迅速作出反应：在突围德军的前方部署部队阻击，同时从两翼不断袭扰南下的车队，并且以航空兵和炮兵不停轰击突围地点以及大批仍在包围圈中四处乱转、等待离开的人员。一场拉锯战在334高地爆发，导致这一阵地多次易手。德军最初的突击可能在推进8千米后就停滞不前了，但是他们离安全地带还有9.6千米—在当时的条件下，这9.6千米实在是过于遥远了。两个装甲师确实像宣传的那样又一次发起解围行动，但是它们完全被包围圈南面苏军坦克组成的海洋淹没了。实际上，德军有一个营（第8装甲师第2装甲掷弹兵团第2营）自身也被苏军坦克包围。这个营在自己的小包围圈里又奋战了五天，最终也没能躲过覆灭的下场。
对于机械化程度较低的德军普通步兵师而言，盲目撤退是灾难性的
从包围圈发起的突围最初还算是军事行动，但很快就成为彻头彻尾的人间悲剧。一如既往，指挥和控制是最早丧失的。全军的电台网络都崩溃了，军纪也是如此。每个士兵都开始自主决定是生是死，是服从命令还是抗命不从，与此同时人流还在滚滚向南。第454师的一名天主教牧师巴德尔神父（Father Bader）后来回忆，自己遇到了豪费将军，发现这位军长根本靠不住。“他们的优势太大了，”豪费嘟哝着，“这样做不值得。我们不能让士兵们被白白屠杀。也许我们该等到晚上再说。现在这情况已经没有希望了。”多年以后，从苏联战俘营回国的巴德尔回想起往事还心有余悸：
包围圈里再也没有指挥官的权威可言。斯大林管风琴（卡秋莎火箭炮）一刻不停地轰击着挤作一团的士兵们。低空飞行的俄国飞机也不断轰炸着堵在路上的车辆。包围圈外面，俄国人的大炮和迫击炮用各种口径的炮弹把无数目标炸飞。德国的大炮一门接一门地遭到敌人猛轰，一个又一个炮兵连被消灭。到处都是熊熊燃烧的车辆，爆炸的油罐，伤员和垂死之人的呻吟。
巴德尔写道，包围圈中那最后的一阵死亡与毁灭，“就像世界末日一样恐怖”。
到了7月22日，一切都结束了。德军在包围圈中的几个师在向南突围的尝试中纷纷瓦解，士兵们开始成批投降。第13军是一支步兵部队，拥有大量人员，但是武器、装备和装甲车辆却极为欠缺。这些事实解释了为何苏军能够快速吃掉被围部队，并给德军造成极为惨重的死伤。在挤进布罗迪包围圈的65000人中，有20000人战死或负伤，至少40000人进了苏军的战俘营。苏军则宣称击毙30000人，俘虏17000人。约有5000名德军士兵奇迹般地突出包围圈，悄悄穿过南面的苏军战线，在第48装甲军的防区归队。伤亡和被俘者中几乎包括了指挥部的所有成员：军参谋长哈默施泰因中校（在率领一个营作最后的拼死突击时阵亡），第361师的师长（负伤后被俘），以及第183师和第217师的师长（失踪）。豪费将军的下场颇为奇特。苏军俘虏了他，但是在看管他的人押送他去战俘营时，他踩上一颗地雷，被炸成了碎片。
利沃夫-桑多梅日战役以苏军成功解放利沃夫画上句号，但对于德军而言是一场彻头彻尾的灭顶之灾
