В центральной зоне ответственности НАТО в тот период находилось 22 дивизии, а по официальным расчетам для отражения возможного советского наступления требовалось не менее 30 дивизий. Вооружение и боевая техника американских сил в Европе была переброшена во Вьетнам.
Дальнейший ход операции "Дунай" хронологически проходил следующим образом;
20 августа
В 22 часа 15 минут в войска поступил сигнал "Влтава-666". Уже в 23 часа войска СССР, общей численностью до 500 тысяч человек (250 тыс. в первом эшелоне), Польши, Венгрии, ГДР и Болгарии (около 300 тыс. чел.) и 5 тыс. танков и бронетранспортеров, под командованием заместителя министра обороны СССР генерала армии И.Г. Павловского пересекли чехословацкую границу. Одновременно в Прагу "для работы среди членов Президиума ЦК КПЧ" прибыл представитель Политбюро ЦК КПСС К.Т. Мазуров, который находился при советском посольстве под псевдонимом "генерал Трофимов" .
О своей миссии К.Т. Мазуров вспоминает следующим образом: "В мою задачу входило подобрать людей, которые могли бы локализовать обстановку. И мы нашли такого человека. Это был Гусак. Мы спросили его, может ли он появиться как политический деятель в Чехословакии и, учитывая свой богатый опыт политической деятельности и научной работы, локализовать обстановку. Он согласился. Поговорили и направили в моем самолете в Москву" .
При захвате аэродрома Ческе Будеевице группа чехословацких военных летчиков предприняла попытку перелететь в Югославию. Однако она была пресечена советскими танкистами. С целью предотвратить подобные действия в дальнейшем чешские самолеты были поставлены нос к носу .
21 августа
В 3 ч 37 минут десантники 7-й гв. вдд начали высадку на аэродромах в Чехословакии и захват ключевых государственными военных объектов в Праге. В 5 ч. 10 мин. приступили к выполнению боевой задачи по захвату Брно подразделения 103-й гв. вдд, высадившиеся на аэродромах Туржани и Намешть. Для быстрого выдвижения к назначенным объектам использовались штатные АСУ-57 и автомашины, захваченные на аэродроме и окраинах города . Некоторое замешательство среди чехов вызвали голубые береты советских десантников, ассоциировавшиеся с цветом миротворческих сил ООН . К 10 часам все основные объекты в городах Прага и Брно контролировались парашютистами: к 6.00 был взят Генеральный штаб, к 6 часам 40 минутам – ЦК КПЧ , блокирован Дом правительства и дворец президента, к 9 ч. 30 мин. – 10 ч. были захвачены почта, телеграф, радио- и телецентры, министерство обороны. К 12 часам парашютисты, преодолевая баррикады из машин, трамваев, блокировали КГБ, министерство связи, взяли под охрану здание народного банка, редакцию газеты "Руде право", международную телефонную станцию. Потерь дивизии не имели. Лишь в перестрелке при захвате телецентра было ранено два десантника. К 15 часам в район Праги вышли и соединились с 7-й гв. вдд 11-я танковая, 6-я и 35-я мотострелковые дивизии 20-й армии, в районе Брно со 103-й дивизией соединились части 13-й танковой дивизии Южной группы войск. В 19 часов все высшее чехословацкое руководство, на двух бронетранспортерах, под охраной десантников, было доставлено в аэропорт и самолетом вывезено в Легницу (Польша), в штаб Северной группы войск. Оттуда их переправили в Закарпатье. А затем в Москву на переговоры с советскими лидерами. В этот же день ночью работниками КГБ были блокированы в своих кабинетах и отстранены от командования вооруженными силами министр обороны Чехословакии генерал армии Дзур и его заместители. С начала операции "Дунай" министр обороны Советского Союза А.А. Гречко передал по телефону через генерала Павловского, находившегося в кабинете Дзура: "Передай Дзуру, если с их стороны будет хоть один выстрел, я его повешу на первой осине". Эта угроза возымела действие – 200-тысячная чехословацкая армия не оказала практически никакого сопротивления. Выполняя приказ своего министра обороны, она до конца событий в стране официально оставалась нейтральной.
22 августа
В течение ночи и дня части 7-й и 103-й гв. вдд продолжали выполнять поставленные задачи в городах Прага и Брно. 7-я дивизия контролировала захваченные объекты и аэродромы. В городах улицы и площади были заполнены народом, проходили демонстрации протеста, оказывалось определенное противостояние передвижениям войск. Имелись случаи применения оружия. Тем не менее к этому времени, согласно докладу генерала Майорова, соединения выполнили поставленную задачу и взяли под контроль указанные районы. Они размещались: 24-я мотострелковая дивизия – юго-западнее Остравы, 128-я гвардейская мсд – южнее Оломоуца, 254-я мсд – юго-западнее Брно, 48-я мед – северо-восточнее Нова-Миты, 30-я гвардейская мсд – южнее Зволена. Дальше всех продвинулась на запад 15-я гвардейская танковая дивизия – она разместилась южнее Миловицы. Другая танковая дивизия – 31-я – стояла под Брунталем. Вместе с советскими войсками активно действовал 22-й мотострелковый полк Болгарской народной армии. К исходу дня десантниками 103-й дивизии было изъято 9 радиостанций, ведущих "контрреволюционные" передачи. Ночью в дивизии на посту был убит часовой – рядовой Набоков.