柏林城区防御地区在1945年初就开始修筑，包括远郊围廓、近郊围廓和市区防御围廓。这片筑垒地区充分利用了柏林周围的河川、湖泊、森林及市区铁路和建筑物。远郊围廓距离市中心25~40公里，以居民点为基础，兼以运河、湖泊、沼泽等天然屏障构成，部分地域与奥得河防线第三道防御地带重合。在远郊围廓所有通往市区的道路上都修筑了街垒，大多数桥梁已经被炸毁。
近郊围廓沿柏林城郊构筑，距离市中心10~15公里，纵深6公里，是柏林筑垒防御阵地的核心，它以郊区市镇组成坚固的抵抗枢纽，每个枢纽构筑三道堑壕，并设置防坦克崖壁和壕沟，工厂区修筑永备火力点。
市区防御围廓沿环城铁路筑成，城内各个街区、各大建筑群组成抵抗枢纽，以构筑物构成连、排级支撑点。在通往市中心的街道上筑有街垒，十字路口和广场配置火炮、坦克，整个市区修筑了400多个钢筋混凝土工事。
苏军先期已在奥得西岸屈斯特林地区建立登陆场，德军在当面部署了重兵，该地段的兵力密度为每3公里1个师，每公里正面60门火炮、17辆坦克和强击火炮。在屈斯特林、柏林方向，敌军已预先占领了各道防御地带。在以往历次作战中，敌人还从未建立过这样大的兵力兵器密度和这样大纵深的梯次部署。在屈斯特林以北和以南地区，战役密度为每9～10公里1个师，每公里正面11～12门火炮、1～3辆坦克。
参加柏林战役的苏军是朱可夫指挥的白俄罗斯第1方面军、科涅夫指挥的乌克兰第1方面军和罗科索夫斯基指挥的白俄罗斯第2方面军。这三位在苏德战场表现最为优异的将领被誉为苏军的“三驾马车”，在苏军内享有崇高的威望。三个方面军共有21个诸兵种合成集团军、4个坦克集团军、3个空军集团军、10个独立坦克军和机械化军，以及4个骑兵军。此外还编有波兰2个集团军又1个坦克军，总兵力250万人，41600门火炮、6250辆坦克和自行火炮，作战飞机7500架，分别是德军的2.5倍、4倍、4.1倍和2.3倍。
具体的作战分工是：白俄罗斯第1方面军从屈斯特林登陆场直接向柏林实施主要突击，攻占柏林，并在战役第12～15天进至易北河。为了保障主要突击集团，应在柏林北面和南面实施两个辅助突击。乌克兰第1方面军负责消灭柏林以南之敌，并在战役第10～12天进至易北河。攻占柏林后，方面军应向莱比锡进攻。白俄罗斯第2方面军强渡奥得河后，消灭柏林以北的维斯瓦集团军群第3装甲集团军。
4月14日，白俄罗斯第1方面军派出先遣部队越过地雷场，破坏了德军第一道防御体系，将战线向前突进了2~5公里，德军被迫撤往第二道防御地带，重点防守泽洛夫高地。
根据对作战结果的预判，朱可夫决定把炮火准备的持续时间从30分钟缩短到20～25分钟，并一改苏军于清晨实施炮火准备、白天发动进攻的惯例，将实施炮火准备的时间定为凌晨3时（柏林时间）。
1945年4月16 日3时，苏军开始了航空火力准备和炮火准备。炮火异常激烈，这一天白俄罗斯第1方面军共发射123.6万发炮弹（约2500节车皮），而炮火准备期间就发射了50万发炮弹（合1000多节车皮），占全天炮弹发射量的2/5。
火力准备一结束，143部1000多度电光的大功率探照灯同时打开，步兵在坦克支援下对德军阵地发起冲击。新的进攻手段使德军惊慌失措，步兵和坦克未遇太大抵抗即推进1.5～2公里。空军第16、第4、第18集团军也同时向泽洛夫高地实施空袭。在柏林战役期间，苏军已经完全取得了制空权。
天亮后，苏军遇德军顽抗，进度锐减。为提高进攻速度，朱可夫于当天先后将第二梯队的近卫第1、第2坦克集团军和第3突击集团军投入交战，但当天仍然没有突破以泽洛夫为核心的德军第二道防御地带。当晚，白俄罗斯第1方面军调整部署，朱可夫决定在突破地段每公里集中250~270门火炮。
从4月17日凌晨起，经过30～40分钟炮火准备后。按照方面军的要求，各坦克集群协同步兵集团军实施进攻，但不卷入与敌持久战斗，他们绕过德军强大支撑点，将摧毁各支撑点的任务留给集团军第二梯队完成。泽洛夫高地争夺战又持续了一天，德军多次发起反冲击，均被崔可夫指挥的近卫第8集团军击退，战斗进行得十分激烈。日终前，白俄罗斯第1方面军突破了德军第二防御地带。
鉴于柏林东部防线危急，德军统帅部从柏林城防部队中调出“希特勒青年军”坦克旅、“多拉”坦克旅和第23摩托化师，并从分散在柏林市区的各独立战斗群中抽调兵力，组成战役预备队投入纵深防御。
4月18日，苏军主力又推进3～6公里，前出至第三防御地带的接近地。2个坦克集团军在步兵、炮兵和工兵的协同下，连续冲击德军阵地。但由于该地区地形难以通行，加之德军加强了反坦克火力，