Приказом Ставки ГВС от 11 февраля 1940 г. из состава 8-й армии была выделена южная группа Сортавальского направления. С 12 февраля началось формирование Управления 15-й армии, которая переходила в непосредственное подчинение Ставке. Основной задачей 15-й армии было деблокирование окруженных в Северном Приладожье частей 18-й, 168-й с.д. и 34-й легкотанковой бригады. Вывод частей РККА из окружения имел бы и политическое значение, поскольку западная печать не скупилась на описания военного успеха финнов на этом направлении, нанося тем самым ущерб тезису о непобедимости Красной Армии, который был официально закреплен в уставах.

Для обеспечения операции были сконцентрированы значительные силы. В состав 56-го корпуса вошли две окруженные дивизии (18-я и 168-я), а также 60-я с.д. Включенная поначалу в состав 56-го корпуса 8-й армии, 60-я с.д. передала один из двух своих стрелковых полков в 164-ю с.д., получив взамен 620-й с.п. окруженной 18-й с.д., и до конца операции действовала с одним стрелковым и одним артполком.

В 15-ю армию были включены также 8-й стрелковый корпус, в который входили 25-я лыжно-мото-кавалерийская дивизия и 72-я л.с.д. 25-я л.м.к.д., в мирное время размещенная в Пскове, после 21 января по железной дороге была переброшена до станции Волховстрой, откуда на автомашинах доставлена в Салми, заняв с 1 по 4 февраля район Лупикко-Юля-Ристиоя-Уксу.

72-я легкострелковая дивизия в составе 2 стрелковых полков, артполка и танкового батальона была доставлена по железной дороге в ЛВО со станций Стрий и Долина (Украина) в период с 7 по 29 января 1940 г., заняв позиции во втором эшелоне за 25-й л.м.к.д.

Помимо дивизий, действовавших в составе корпусов, в 15-ю армию вошли 11-я с.д. и 37-я м.с.д., 201-я, 204-я и 214-я воздушно-десантные бригады, 34-я легкотанковая бригада (находилась в окружении в районе Леметти), 201-й химический танковый батальон, 4-й погранполк, шесть лыжных батальонов, позднее переформированных в лыжные эскадроны, отряд комбрига Коротеева (стрелковый полк и сводный батальон), две минометные роты, два лыжных эскадрона, один запасной полк и заградотряд НКВД.

37-я с.д., постоянно расквартированная в г. Омске, приказом штаба Сибирского военного округа (СибВО) от 1 января 1940 г. была переформирована в мотострелковую и до 10 января укомплектована кадровым составом за счет частей СибВО. Затем штаб округа изменил мнение, кадровые красноармейцы были возвращены в свои части, а дивизия укомплектована приписным составом. С 1 по 7 февраля части дивизии прибыли на станцию Лодейное Поле, сосредоточившись к 13 февраля в Юля-Ристиоя-Ала-Уксу. Между 17 февраля и 14 марта в 15-ю армию прибыли 144-я м.с.д. и 119-я с.д., не успевшие принять участие в боевых действиях, а также 62 лыжных эскадрона (в эскадрон по штату входило 150 человек).

Состояние окруженных подразделений ко времени формирования 15-й армии было следующим. 208-й и 316-й с.п. 18-й с.д., окруженные в районе Митро-высота 104,9-Рускасет к 9 февраля в основном были уничтожены. Такая же участь постигла и штабы этих полков, 3-й артполк дивизии и 12-й гаубичный полк, окруженные в районе безымянной высоты в трех километрах южнее Рускасет, которые в ночь с 17 на 18 февраля попытались прорваться в район расположения 168-й с.д. Этой цели достигли лишь 4 человека, а, кроме того, на командный пункт 18-й с.д. в южном Леметти вышли 2 человека.

Остальные части 18-й с.д. были окружены в пяти гарнизонах: южный Леметти, в котором находилось управление дивизии; Ловаярви; южный берег озера Сариярви; у стыка дорог в четырех километрах южнее высоты 108,8 и в пункте Уома.

168-я с.д. к началу февраля потеряла около 1/3 личного состава, ведя бои в окружении в районе Кителя. Снабжение этой дивизии осуществлялось по льду Ладожского озера из района Питкяранты, а также по воздуху.

Перед частями 25-й м.к.д., 11-й с.д. и группой комдива Петрова была поставлена задача: к 5 февраля освободить блокированный в Леметти гарнизон 18-й с.д., ведя наступление с марша. К 6 февраля наступавшие по глубокому снегу части группировки смогли продвинуться лишь на 2,5 км.

С 10 по 16 февраля 8-й с.к. и 11-я с.д. получили приказ ликвидировать группировку финнов в районе Питкяранты (так называемый питкярантский “язык”) и выйти на рубеж Ниемеля-высота 66,0, на которой оборонялась окруженная рота 4-го погранполка. Кроме того, части 11-й с.д. с гарнизоном Питкяранты (батальон 187-го полка) должны были выйти на фронт 1 км севернее Питкяранты–южные и юго-западные скаты высоты 66,0. К 16 февраля наступавшие войска, не имея лыж, при снежном покрове, достигавшем 1-1,5 м, продвинулись на отдельных направлениях на 300-500 м, не выполнив задачу.

15 февраля командование 15-й армии решило захватить острова Петяясаари и Максимансаари, чтобы улучшить возможности снабжения 168-й с.д. В состав выполнявшей задачу 204-й воздушно-десантной бригады входили 3 батальона (1450 человек) и 24 орудия калибра 45-152 мм. Плохая организация боя, недостаточная поддержка артиллерии и авиации, огонь противника с материка заставили бригаду отступить с занятого на 3/4 острова Петяясаари, потеряв, по данным штаба, убитыми 320 и ранеными 289 человек.

21 февраля был отдан приказ о переходе 15-й армии в общее наступление с целью окружения и уничтожения Питкярантской группировки противника, которая находилась в полуокружении в 3-4 км к северу от города. Операция должна была завершиться освобождением 18-й с.д. и установлением локтевой связи с частями 168-й с.д. Главный удар наносила 37-я с.д. на участке высот 66,0-69,5-Койвуселькя и разведбатальон, который должен был войти в связь с частями 168-й дивизии. Фронт наступления 37-й дивизии составлял всего лишь 500-600 м.

Наступавшая справа 11-я с.д. и гарнизон Питкяранты имели целью захват безымянной высоты в двух километрах северо-восточнее города. 25-я м.к.д. в соответствии с планом операции наступала в направлении безымянной высоты юго-восточнее озера Ниетъярви фронтом на северо-запад. 72-я с.д. продвигалась фронтом на запад из района юго-западнее Ниетъярви-безымянная высота в 2 км северо-восточнее Питкяранты.

60-я с.д. наносила удар через район Куренъярви-западный берег реки Уксунйоки-северная окраина Уома с целью уничтожения Уомовской группировки противника, имея в своем составе 194-й с.п., 83-й гаубичный артиллерийский полк, по два лыжных батальона и эскадрона.

Операция началась в 13.00 23 февраля в условиях плохой погоды, исключившей поддержку авиации, и на следующий день была свернута. За два дня потери только 37-й с.д. составили 359 человек убитыми, 853 - ранеными, 214 человек пропали без вести.

Командование 18-й с.д. и 34-й л.т.б.р., окруженных в южном Леметти, в период с 16 по 27 февраля слало в штаб 15-й армии многочисленные телеграммы с просьбами о немедленной помощи и разрешении выйти самостоятельно из окружения, оставив на месте все тяжелое вооружение, выведя его предварительно из строя. К 28 февраля в южном Леметти насчитывалось около 3800 человек.

28 февраля в 0.45 было получено разрешение Ставки на отход частей на Ловаярви. Как отмечалось в отчете 15-й армии, “в расчете на более легкий выход северной колонны” командир 18-й с.д. комбриг Г. Ф. Кондрашев собрал в ее составе командование, штабы и наиболее здоровых людей. В южную колонну, которой командовал начальник штаба дивизии полковник Алексеев, вошло большинство раненых и больных, способных передвигаться самостоятельно. Приказ военного совета 15-й армии взять с собой всех больных и раненых не был выполнен. Всего было оставлено не менее 200 человек. В отчете 15-й армии было сказано, что “выход гарнизона преднамеренно был скрыт от них. Эти люди были сознательно брошены”. В соответствии с данными, имеющимися у О. Дудоровой и П. Аптекаря, после отхода двух колонн землянки вместе с оставленными в них ранеными были сожжены финнами.

28 февраля в 22.00 южная колонна вышла в расположение своих частей, выведя 1237 человек в район высоты 95,0, потеряв 249 человек убитыми. Северную колонну разыскивали до 6 марта средствами воздушной и наземной разведки, но безуспешно. Позднее стало ясно, что она полностью погибла. В ней насчитывалось приблизительно 1500 человек.

Прибывший в 15-ю армию в начале марта заместитель наркома обороны СССР командарм 2-го ранга Г. И. Кулик поставил перед 37-й с.д. задачу освободить, наконец, 168-ю с.д. Для этого требовалось овладеть островами Петяясаари, Максимансаари и Паймионсаари. Заместитель наркома потребовал подвергнуть острова интенсивной обработке артиллерией и авиацией “чтобы не было признаков жизни на островах, куда пойдет пехота”. Это указание было выполнено, и к исходу 6 марта острова были захвачены.

После овладения островом Вуоратсу, 8 марта части 37-й дивизии и 204-го в.д.б., не встречая сопротивления, выдвинулись на мыс Куйваниеми. В ночь на 11 марта разведка 91-го с.п. вошла в соприкосновение с разведкой 168-й с.д. у озера Перялампи.

Последней операцией 15-й армии в ходе войны стала попытка окружения Питкярантской группировки финнов, которая в ночь с 7 на 8 марта начала отход на север. В связи с окончанием боевых действий этот план остался невыполненным.

Потери 15-й армии, не выполнившей поставленную перед ней задачу, за весь период боев составили, по данным штаба, убитыми 12 180 человек, ранеными 22 871, заболевшими и обмороженными 3061, пропавшими без вести 2909 человек – всего 41 021 человек.