而混编的芬军集中2个军计5个师的兵力防守该地，首先以掩护兵力在保障地带防守各个狭窄的接近地。昼间，芬军以近战火力配合以有利条件下的阵前出击杀伤敌有生力量，以各种反坦克兵器从近处摧毁苏军坦克；夜间派出滑雪小分队采取特种作战的方式袭扰苏军后方，突击在雪地烤火露宿的苏军，把苏军打得疲惫不堪。
尽管苏军投入1个梯队又1个梯队，轮番进攻，但由于未弄清芬军的主要防御地带和保障地带，未查明芬军的防御工事和障碍物配系，更不知道德国和龙卫军的秘密参战，再加协同不灵，指挥不善，到了1940年1月，在付出重大代价以后只攻占了芬军20～60公里纵深的保障地带。这时苏军已无力突破芬军的主要防御地带，被迫就地停止进攻。双方形成对峙，转入袭扰战。
在拉多加湖东北地区，苏军2个师大部被歼，被迫转入防御。苏军第8集团军辖5个步兵师、1个坦克旅，分南北两路实施进攻。其任务是从翼侧牵制芬军兵力，配合第7集团军的进攻。越过边界后，苏军遭到芬军2个师节节阻击和游击队夜间的袭扰，进展缓慢。6天后，北路集群前进了40公里。在托尔瓦湖地区，双方发生激战。结果，苏军伤亡5000余人，补给无源，被迫转入防御，再也未敢进攻。南路集群前进40余公里后，在基泰莱地区进行1个多月的攻防战斗，到1940年1月1日，被芬军分割、包围、补给中断，2个师大部被歼，伤亡1.9万余人，其余兵力龟缩后退，转入防御，直到战争结束。
在边界中段，苏军2个师被歼，余皆退守。苏军瓦西里•伊万诺维奇•崔可夫的第9集团军辖4个步兵师，分南北两路，向波的尼亚湾方向进攻，企图将芬兰从狭窄腰部地区切成两段。南路集群沿两条被深雪覆盖的林间道路向奥卢港方向进攻。先头师到达距边界约40公里的索木斯萨耳米村以后，遭芬军小分队依托路障，顽强阻击。该师被迫沿道路展开成20余公里的纵长队形，从而为芬军实施分割、包围提供了战机。这时，芬军战略预备队1个师赶至战场，在芬军第3军亚尔马•西拉斯沃的指挥下，到12月底首歼该师获胜，随后转移兵力将企图增援的苏军另1个师拦头截尾，分割歼灭。索木斯萨耳米一战，芬军共歼敌2.3万余人，创造了以少胜多的光辉战例。
在战线北端，由于德国和龙卫军方面没有排除海军部队，而芬兰方面海军更是弱的可怜，于是苏军夺占贝萨谋等地。苏军第14集团军辖2个步兵师在北方舰队配合下向巴伦支海岸方向进攻，未遇芬兰抵抗，很快占领了贝萨谋港和雷巴契半岛，封锁了芬兰通往巴伦支海和挪威的通道。
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