Между начавшей постепенно вновь формироваться 6-й армией севернее Брашова и подчиненными 2-й венгерской армии частями венгерского ополчения, которые группировались в районе Клужа и Орадя, зияла огромная брешь, через которую в начале сентября из района Брашов — Сибиу устремились войска новой румынской армии. Против этих сил 5 сентября перешли в контрнаступление венгерские войска, которым удалось быстро отбросить румын, имевших низкую боеспособность, за реку Муреш, вынудить русских бросить крупные силы в горы и на время отказаться от предполагавшегося вторжения в Среднедунайскую низменность через Железные ворота. Русские в середине сентября создали в составе 2-го Украинского фронта ударную группировку, насчитывавшую примерно 25 стрелковых дивизий и 4 механизированных корпуса. Эти силы вскоре перешли в наступление, нанося главный удар в направлении Клужа. Вспомогательный удар они наносили из района Брашова против Секлерского выступа. Группа армий «Северная Украина», переименованная теперь в группу армий «Юг», эвакуировала Секлерский выступ и отвела свои войска за Муреш в его верхнем течении, значительно сократив при этом свой фронт. Здесь ей удалось отбить все атаки русских. Это заставило русское командование прекратить свои попытки преодолеть Карпаты и перебросить свои силы на запад, в долину реки Муреш, и на юг.

19 сентября русские овладели городом Тимишоара, а вскоре после этого — городом Арад; отсюда они повернули часть сил на север, с тем чтобы выйти на Среднедунайскую низменность, ударом с тыла уничтожить немецко-венгерские войска, оборонявшие Карпаты, и быстро вывести Венгрию из числа союзников Германии.

Этому замыслу русских командование немецко-венгерских войск вначале могло противопоставить лишь незначительные силы из состава 3-й венгерской армии, которые имели задачу не допустить выхода русских из гор к востоку от Тисы. Но выполнить ее они были не в состоянии. Тогда для поддержки этих войск командование группы армий попыталось создать крупную группировку на правом фланге 6-й армии в районе Орадя, которая должна была, сняв значительные силы с фронта в горах, ударить во фланг русским войскам, наступавшим на запад с рубежа Дьюла — Арад — Тимишоара, и преградить им выход из гор.

5 октября русские крупными силами снова перешли в наступление. Они быстро смяли 3-ю венгерскую армию и уже через несколько дней вышли к Тисе, форсировав ее с ходу в районе Сегеда и Петровграда. Другая группа русских войск в это время продвинулась с северо-востока к Белграду, чтобы оказать поддержку войскам 3-го Украинского фронта, наступавшим на Белград с юго-востока.

Более благоприятная обстановка для немцев и венгров сложилась перед фронтом правого крыла русских войск, наступавших через Салонту и Дьюлу на северо-запад. Здесь, в районе Дебрецена — Орадя, немцы и сумели сосредоточить сильную группировку, которая контратаковала русских и втянула их в тяжелые бои.

В период с 7 по 15 октября в районе Дебрецена развернулось крупное танковое сражение. В ходе его немцы окружили танковые и кавалерийские соединения русских и нанесли им значительные потери. Однако следовавшие позади них стрелковые дивизии противника освободили окруженные войска. После упорных боев немцы оставили город Орадя. Несмотря на это, немцы достигли небольшого временного успеха, так как им удалось отразить наступление русских и сорвать их попытку прорваться с ходу через Тису. Выигранное время они использовали для отвода своих войск, остававшихся еще далеко на востоке.

Венгерское правительство между тем пыталось сделать то же, что сделали с большим или меньшим успехом правительства Италии и Румынии. 15 октября Будапештское радио, приведя малоубедительные доводы, неожиданно заявило, что венгерское правительство обратилось к русским с просьбой о заключении перемирия. К этому Германия была вполне подготовлена. В Венгрии располагались крупные немецкие формирования, которые в своих действиях могли опереться на фашистскую организацию «Скрещенные стрелы», возглавляемую Салаши. 16 октября регент Венгрии был арестован и вывезен в Германию. Организации «Скрещенные стрелы» было поручено формирование нового правительства, а Салаши был провозглашен регентом Венгрии. Ожидать от нового правительства принятия каких-либо действенных мер при существовавших в ту пору условиях, разумеется, было невозможно. В этом отношении немцы должны были полагаться только на себя. Благодаря их быстрому вмешательству предательство Хорти не оказало почти никакого влияния на венгерские войска. Только в Карпатах отдельные генералы 3-й венгерской армии, в том числе и ее командующий генерал Миклош, установили контакт с русскими.

Тем временем русские снова перешли в наступление на Дебрецен, чтобы стремительным ударом на север отрезать располагавшиеся восточнее войска 8-й немецкой и 1-й венгерской армий. 20 октября немцы оставили Дебрецен. Измотанные немецкие дивизии могли лишь слегка замедлить темп продвижения русских. Когда русские овладели городами Токай и Ньиредьхаза, казалось, что отступавшие с востока войска не минуют окружения. Однако немцам еще раз удалось собрать свои силы и нанести удар с запада во фланг вырвавшимся вперед русским войскам. 23 октября эта группировка немцев прорвалась к городу Ньиредьхаза, соединилась там с передовыми частями 8-й армии, наступавшими с востока, и отрезала русские войска, действовавшие севернее. В ходе исключительно упорных боев немцы отбили многочисленные атаки русских, пытавшихся ударом с юга освободить свои окруженные войска, и уничтожили отрезанные русские соединения, за исключением отдельных мелких групп, которым удалось вырваться из окружения и соединиться со своими войсками.

Силы, располагавшиеся восточнее Тисы, немцам удалось отвести назад, в результате чего к концу октября был создан хотя и слабый, но в основном сплошной фронт, который проходил восточнее Дуная через Сомбор до района восточнее Пакша, откуда он резко поворачивал к Тисе и шел далее через Сольнок, Токай на север, выходя к Вислоке в районе Ясло.

На севере, в Словацкой промышленной области, как и в Польше, имело место неприятное восстание, которое, однако, удалось вскоре подавить.

Следующий удар русские нанесли против самого слабого участка фронта между Тисой и Дунаем, где оборонялась одна 3-я венгерская армия. 29 октября русские, нанося главный удар в районе Кечкемета, прорвали оборону венгров. Развивая достигнутый успех, их передовые танковые части быстро вышли на дальние подступы к Будапешту, где немцы совместно с венграми создали прочный оборонительный пояс. Оборону Будапешта возглавил штаб 6-й армии. Быстро подтянув сюда свои соединения, немцы ликвидировали острую опасность, нависшую над венгерской столицей, нанесли противнику большие потери и удержали за собой на левом берегу Дуная плацдарм, который прикрывал Будапешт. Из-за сильного нажима русских на Будапешт, а также вследствие сильных атак противника против войск, оборонявшихся на Тисе, последним пришлось оставить этот рубеж и значительно сократить линию фронта, отведя свои войска к Эгеру и Мишкольцу.

После того как все попытки русских внезапным ударом овладеть Будапештом и создать себе базу для удара на Вену провалились, они перенесли основное усилие на юг и в конце ноября совместно с войсками 3-го Украинского фронта, подтянутыми тем временем из Болгарии и Югославии, перешли в наступление, форсировав Дунай на участке между городами Пакш и Апатин.

Введя в бой значительно превосходящие силы, русские разгромили войска, все еще оборонявшиеся к востоку от Дуная, и начали быстро продвигаться на запад. Наступление левого крыла русских войск удалось остановить лишь между Дравой и озером Балатон на рубеже города Надьканижа. Правый фланг русских получил возможность осуществить прорыв на Будапешт с юга между Дунаем и Балатоном. Лишь на отсечных позициях между озером Балатон, озером Веленца и Дунаем немецко-венгерским войскам кое-как удалось остановить прорвавшегося противника.