Во 2-й день в прорыв были введены 2 танковые, 2 механизированные и 1 кавалерийский корпуса.В ночь на 22 августа корабли Дунайской военной флотилии перебросили морской десант через Днестровский лиман с целью охвата правого фланга 3-й румынской армии. 24 августа подвижные войска фронтов вышли в район Хуши, Леово, завершив окружение 18 из 25 немецких дивизий группы армий «Южная Украина». 46-я армия 3-го Украинского фронта оттеснила войска 3-й румынской армии к Чёрному морю, и она 24 августа прекратила сопротивление.

Дунайская военная флотилия, высадив десант в устье Дуная, овладела портами Вилково и Килия. К исходу 24 августа советские войска продвинулись на 130–140 километров. Используя успехи советских войск, прогрессивные силы Румынии во главе с коммунистами 23 августа подняли антифашистское вооруженное восстание румынского народа, свергли фашистский режим, образовали новое правительство, которое 23 августа объявило о выходе Румынии из гитлеровского блока, а 24 августа объявило войну Германии.

Главные силы советских войск продолжали наступление. 29 августа была завершена ликвидация окруженных войск противника западнее реки Прут. Передовые войска фронтов вышли на подступы к Плоешти, Бухаресту, заняли Констанцу. На этом Ясско-Кишиневская операция завершилась, были освобождены Молдавия и значительная часть территории Румынии.

31 августа войска 2-го Украинского фронта, в составе которых находилась 1-я румынская добровольческая дивизия им. Тудора Владимиреску, вступили в Бухарест, освобожденный румынскими патриотами. Под влиянием победы советских войск в Ясско-Кишиневская операции усилилась национально-освободительная борьба в Болгарии и других балканских странах. В ходе дальнейшего наступления советские войска совместно с румынскими войсками 25 октября освободили города Сату-Маре, Карей, завершили освобождение Румынии и вступили на территорию Венгрии. Черноморский флот получил свободу для дальнейших действий на Чёрном море.

В результате Ясско-Кишиневской стратегической операции была освобождена Молдавская советская республика. Была выведена из строя союзница Германии – Румыния, которая объявила войну Германии и Венгрии. Была выведена из строя союзница Германии – Болгария, которая также объявила войну Германии. Был открыт путь для наших войск в Венгрию, последнюю союзницу Германии в Европе. Открылась возможность протянуть руку помощи народам Югославии против немецких захватчиков.