1940年1月份，苏联领导人斯大林更换了侵芬部队负责人，由谢苗·铁木辛哥担任指挥官。铁木辛哥调整了战术，出动大量飞机、大炮、坦克和装甲车，集中优势兵力，于2月1日开始向芬兰发动了新的进攻。
2月1日至10日，苏联军队对芬兰军队阵地进行了猛烈的攻击，摧毁了主要方向上的芬兰军队大部分火力点。
2月12日，苏联军队恢复进攻。经过3天激烈战斗，苏军突破了芬兰坚固的曼纳海姆防线，芬兰军队退守第二道防线。
2月18日，苏联军队试图突破芬兰第二道防线，没有成功。在这种情况下，苏联军队再次停止进攻，调整部署。芬兰军队也趁机休整，将拉多加湖以北的部分兵力南调，加强卡累利阿地峡的防御。
2月28日，苏联军队再次发动猛烈进攻，迅速逼近芬兰军队后方防御地带。
到3月5日，芬兰军队已濒于兵员枯竭、弹尽粮绝、外援无望的境地。英法两国虽然表示愿意出兵援助芬兰，但是德国却威胁说如果芬兰接受英法援助， 战火将扩及整个斯堪的纳维亚半岛。瑞典和挪威两国迫于德国的压力，宣布不允许英法军队通过其领土到芬兰参加战斗。在这种情况下，芬兰政府被迫于3月7日派 代表前往莫斯科向苏联求和。3月12日，芬兰和苏联两国代表签署了和平条约。至此苏芬战争结束。
