W nocy 31 lipca wysunięte jednostki 72 Korpusu Strzeleckiego przekroczyły Wilię na północ od Kowna. Jego 277 Dywizja Strzelecka zajęła jedną z dzielnic miasta – Wiliampol. W tym samym czasie 63 Dywizja Strzelecka pokonała linię obronną w rejonie Polemanas i rano przedarła się do Kowna. Eliminując poszczególne ogniska oporu, zbliżała się do Niemna. Jednostki inżynieryjne natychmiast przystąpiły do budowy mostów, a wieczorem artyleria dywizji przeprawiła się na drugą stronę rzeki. Oddziały piechoty, przeprawiwszy się przez nią improwizowanymi środkami, tocząc nieustanne walki dotarły do centrum miasta.
W tym samym czasie uderzenie na tym kierunku przeprowadziły formacje 65. i 45 Korpusu Strzeleckiego. Po pokonaniu obrony wroga na linii fortów Twierdzy Kowno 144 Dywizja Strzelecka pułkownika Aleksandra Dońca, omijając potężne forty nr 4 i nr 5, wdarła się do Kowna od południa. Pozycja wojsk niemieckich stała się krytyczna, gdy 120 Samodzielna Brygada Pancerna pod dowództwem pułkownika Bukowa, posuwając się wzdłuż zachodniego brzegu Niemna, przeszła na tyły kowieńskiego garnizonu. Jej główna kompania pod dowództwem Bohatera Związku Radzieckiego, starszego porucznika Michaiła Batrakowa, odkryła koncentrację niemieckich pojazdów i pojazdów opancerzonych na jednym ze skrzyżowań.