В полосе наступления войск 2-го и 3-го Прибалтийских фронтов бои с самого начала приняли ожесточенный характер. Войска 3-й ударной армии 2-го Прибалтийского фронта сумели за день преодолеть всего 2–4 км. Попытка ввести в сражение 5-й танковый корпус успеха не имела. Противник, воспользовавшись медленным продвижением войск 2-го и 3-го Прибалтийских фронтов, силами 4-й, 5-й танковых дивизий и моторизованной дивизии «Великая Германия» (около 200 танков и самоходных орудий) нанес утром 17 сентября контрудар в полосе 6-й гвардейской армии 1-го Прибалтийского фронта. Потеряв до 60 единиц бронетехники, он сумел вклиниться в оборону войск армии на 4–5 км. В 10 часов утра следующего дня противник возобновил наступление, которое с трудом сдерживалось войсками армии. К исходу дня 18 сентября после ввода в сражение вторых эшелонов соединения 79-го и 100-го стрелковых корпусов в полосе 1-го Прибалтийского фронта прорвали сильно укрепленную оборону и вышли к р. Огре.

Командующий группой армий «Север» генерал-полковник Шернер, под впечатлением успешного наступления войск 1-го Прибалтийского фронта, обратился к Гитлеру с просьбой разрешить оставить Эстонию, чтобы прорваться на запад. Но Гитлер отказал ему в этом. Тогда Шернер приказал направить для укрепления обороны Риги все караульные и охранные батальоны, а обозы и службы тыла должны были сдерживать прорвавшиеся танки и ни в коем случае не сдавать опорные пункты. Одновременно были нанесены новые контрудары в полосе 1-го Прибалтийского фронта. 21 сентября 14-я танковая дивизия врага потеснила части 79-го стрелкового корпуса на рубеж 1–3 км восточнее р. Огре. Но к этому времени силы противника были значительно подорваны. Поэтому в ночь на 22 сентября, прикрываясь арьергардами, противник отвел свои войска на западный берег рек Личупе и Огре и перешел к подвижной обороне.

По решению маршала Василевского в сражение были введены 1-й и 19-й танковые корпуса. Одновременно к вводу в сражение готовилась 5-я гвардейская танковая армия, которой теперь командовал генерал-лейтенант танковых войск В. Т. Вольский.

Отражая яростный штурм врага, пришлось на два дня задержать удар 51-й армии 1-го Прибалтийского фронта на Тукумс. Войска 2-го и 3-го Прибалтийских фронтов, преодолевая упорное сопротивление противника, медленно продвигались к Сигулде — оборонительному рубежу в 70 км от Риги. Для оказания им помощи Ставка решила ввести в сражение вдоль Рижского шоссе 61-ю армию генерал-полковника П. А. Белова.

Упорное сопротивление противника потребовало внести изменения в ранее разработанный план. 24 сентября Сталин и Василевский обсудили этот вопрос в разговоре по прямому проводу.

— Товарищ Сталин, предлагаю перенести направление удара 1-го Прибалтийского фронта с рижского на мемельское направление, — сказал Василевский. — Это позволит быстрее и с меньшими потерями осуществить отсечение прибалтийской группировки противника от Восточной Пруссии.

— Согласен. Фронт будет усилен 5-й гвардейской танковой армией. Каковы ваши предложения по задачам войск 1-го и 2-го Прибалтийских фронтов?

— Считаю, что 3-ю ударную и 22-ю армии 2-го Прибалтийского фронта необходимо перевести на южный берег Даугавы, сменив не позже 3 октября здесь соединения 4-й ударной и 51-й армий 1-го Прибалтийского фронта. Кроме того, намечаю 42-ю и 10-ю гвардейскую армии круто сдвинуть на юг. Войска 2-го Прибалтийского фронта должны во взаимодействии с 3-м Прибалтийским фронтом овладеть Ригой и в дальнейшем очистить от противника побережье от Риги до Либавы. С целью усиления левого крыла 1-го Прибалтийского фронта в район Шяуляя к 25 сентября будет перегруппирована 5-я гвардейская танковая армия, а к 28 сентября — 43-я армия. В центре полосы наступления фронта в сражение введем 4-ю ударную и 51-ю армии после их смены войсками 2-го Прибалтийского фронта. Войска 43-й, 2-й гвардейской и 5-й гвардейской танковой армий должны прорвать оборону противника к западу и юго-западу от Шяуляя и выйти на побережье Балтийского моря на участке Паланга, Мемель (Клайпеда), устье Немана, отрезав тем самым прибалтийской группировке врага пути отхода в Восточную Пруссию. Начало наступления — 1–2 октября.

Сталин одобрил решение Василевского, которое нашло отражение в директиве № 220 224 от 24 сентября. Она легла в основу замысла Мемельской наступательной операции. Ее план был разработай командующим и штабом 1-го Прибалтийского фронта при участии маршала Василевского. Главный удар на участке шириной 19 км наносили 43-я армия и 6-я гвардейская армия, усиленная 19-м танковым корпусом. На этом же направлении намечалось ввести в сражение второй эшелон фронта (5-я гвардейская танковая и 51-я армии). Вспомогательный удар на кельме-тильзитском направлении наносила 2-я гвардейская армия, усиленная 1-м танковым корпусом, а 39-я армия 3-го Белорусского фронта наступала на Таураге и далее на Тильзит. Командующему 4-й ударной армией предписывалось занять 84-м стрелковым корпусом оборону на правом фланге ударной группировки 1-го Прибалтийского фронта по р. Света фронтом на северо-запад и подготовить совместно с 3-м гвардейским механизированным корпусом контрудар на Ауце. Этим обеспечивалось прикрытие 6-й гвардейской армии от ударов с севера.

Соединения 5-й гвардейской танковой армии после ввода в прорыв должны были к исходу второго дня операции углубиться в оборону противника на 60 км, а в дальнейшем прорваться к Балтийскому морю на рубеже Паланга, Мемель. На авиацию 3-й воздушной армии возлагались ведение воздушной разведки, прикрытие войск 1-го Прибалтийского фронта, борьба с авиацией и резервами противника, проведение авиационной подготовки атаки. В резерве командующего фронтом находился 3-й гвардейский механизированный корпус.

К началу операции на расстоянии от 80 до 240 км были перегруппированы войска пяти общевойсковых и одной танковой армий, два танковых, один механизированный и два стрелковых корпуса, переданные 1-му Прибалтийскому фронта из состава 2-го Прибалтийского фронта. Всего перегруппировкой были охвачены 500 тыс. человек, более 9 тыс. орудий и минометов и свыше 1,3 тыс. танков и САУ.

С целью скрыть от противника перегруппировку войск маршал Василевский приказал соединениям 4-й ударной армии и 3-му гвардейскому механизированному корпусу демонстрировать возобновление наступления на Ригу с юга, активизировать все виды разведки, осуществлять переброску частей. По проводным средствам связи специально подготовленные командиры вели переговоры, связанные с подготовкой к возобновлению наступления. Такую же задачу решала 51-я армия в районе Елгавы. Под Шяуляем, наоборот, были организованы демонстративные оборонительные работы, а по телефонной сети разговоры велись только по вопросам укрепления обороны.