Данный план является одной из самых удачных советских операций во время Великой Отечественной войны и входит в число «десяти сталинских ударов».
Операция закончилась победой войск Красной Армии, освобождением Молдавской ССР и полным разгромом южного крыла германского фронта. Румыния вышла из войны на стороне Германии и перешла на сторону антигитлеровской коалиции.
Советское командование исходило из того, что румынские войска, в основном расположенные на флангах, менее боеспособны, чем немецкие. Поэтому было принято решение нанести мощные удары по флангам на двух далеко отстоящих друг от друга участках. 2-й Украинский фронт наносил удар северо-западнее Ясс, 3-й Украинский фронт — южнее Бендер.
После массированной артподготовки части РККА пошли в стремительное наступление.
Немецкое командование, пытаясь остановить продвижение советских войск в районе Ясс, бросило в контратаки три пехотные и одну танковую дивизии. Но это не изменило положения. На второй день наступления ударная группировка 2-го Украинского фронта вела упорную борьбу за третью полосу обороны.
К исходу второго дня операции войска 3-го Украинского фронта изолировали 6-ю немецкую армию от 3-й румынской, замкнув кольцо окружения немцев у села Леушены. Командующий немцев бежал, бросив войска. Немецкие и румынские войска понесли большие потери в живой силе и боевой технике, особенно на главной полосе обороны, и начали поспешно отступать. За первые два дня операции были полностью разгромлены 7 румынских и 2 немецких дивизии.
24 августа был завершён первый этап стратегической операции двух фронтов — прорыв обороны и окружение ясско-кишинёвской группировки немецко-румынских войск. К исходу дня советские войска продвинулись на 130—140 км. В окружении оказалось 18 дивизий. К 26 августа вся территория Молдавии была занята советскими войсками.
Ясско-Кишинёвская операция оказала большое влияние на дальнейший ход войны на Балканах. В ходе неё были разгромлены основные силы группы армий «Южная Украина», выведена из войны Румыния, были освобождены Молдавская ССР и Измаильская область Украинской ССР. Хотя к концу августа бо́льшая часть Румынии всё ещё находилась в руках немцев и пронацистских румынских сил, они уже не смогли организовать на территории страны мощных оборонительных рубежей.
Потери советских частей составили 67 130 человек, из них 13 197 погибшими в боях, умершими от ран и пропавшими без вести.
Германо-румынская группировка потеряла до 135 000 человек убитыми, ранеными и пропавшими без вести, 208 600 человек попали в плен.