К исходу 26 июля в штабе фронта стало известно, что немецкое командование приступило к отводу войск львовской группировки на юго-запад. Чтобы избежать разрушения города, на рассвете 27 июля перешли в наступление на Львов войска 3-й гвардейской танковой армии с запада, а 60-я армия силами 23-го стрелкового корпуса атаковала с севера, 28-м корпусом — с востока и 106-м — с юго-востока; 10-й гвардейский танковый корпус 4-й танковой армии продолжал вести напряженные бои в городе. Южнее Львова наступала 38-я армия. Мы стремились избежать уличных боев в городе, но без них обойтись не удалось. (...) Утром 27 июля Львов — областной центр Украины, важный узел дорог и крупный промышленный и культурный центр — был освобожден от немецко-фашистских захватчиков. Разгромленные немецкие части поспешно отходили на запад...
(Иван Конев, Записки командующего фронтом)
Війська Першого Українського фронту під командуванням маршала Івана Конєва розпочали Львівсько-Сандомирську операцію 13 липня 1944 р.. Підхід радянського війська до Львова розпочався Бродівською битвою (13-23 липня 1944 р.). У ній на стороні німецьких військ взяла участь та була розгромлена українська дивізія Ваффен СС "Галичина" (близько 70% її складу загинули). Результат битви визначив подальший хід операції і нацисти почали відступати зі Львова ще до приходу Червоної Армії, знищивши низку стратегічних об'єктів та підпаливши військові склади.
Острахи та сподівання львів’ян щодо закінчення війни були різними. Питання про те, чи повернеться радянська влада та чого від неї очікувати було дуже тривожним, адже більшість містян пам’ятали про радянські репресії 1939-41 років. Для багатьох мешканців повторний прихід радянської влади означав нову окупацію. На Захід виїжджають представники аристократії, побоюючись класових переслідувань, експропріації майна та депортацій. Багато із діячів націоналістичних організацій приймають рішення про втечу - зокрема, через страх радянських переслідувань та звинувачень у колаборації з нацистами. Голова львівського відділу Українського Центрального Комітету Кость Паньківський писав про ці дні:
Така була лебедина пісня німецьких завойовників галицької землі. Із їхнім відходом прийшла нова большевицька окупація. (...) Вечором 19 липня 1944 в 5 годині відвідав я Митрополита Андрея, Владик Йосифа Сліпого і Никиту Будку, повідомляючи про виїзд зі Львова. В пів години пізніше остання валка співпробітників УЦК покинула Львів.
(Кость Паньківський, Роки німецької окупації, 1965 р.)
Наземний наступ Червоної армії підтримувала 2-га повітряна армія генерала Красовського, яка ще з весни здійснювала авіанальоти на Львів. Бомбардували передусім стратегічні об’єкти - аеродром Скнилів, головний вокзал, станції Підзамче і Персенківка, проте бомби були скинуті і на житлові квартали - довкола вулиць Городоцької, Коперніка, Зеленої, Сапєги. Порівняно з іншими східноєвропейськими містами - такими як Ковель, Тернопіль чи Варшава - Львів не був сильно пошкоджений авіаударами. Однак, після бомбардувань у місті часто не було води, струму та газу. Мешканцям Львова доводилось тижнями переховуватись у підвалах будинків. Багато з них втратили дім, близько сотні загинуло і 400 були поранені. Львів’яни з острахом очікували можливих вуличних боїв, що могли призвести до руйнування міста і значних жертв серед цивільного населення. Ванда Нємчицька-Бабель так згадує останні місяці нацистської окупації:
Owej fatalnej nocy w kwietniu 1944 skutki radzieckiego nalotu odczuliśmy i my, mieszkańcy ulicy Zielonej (...) Noc była koszmarna w swej długości, ciemności, klaustrofobicznie przeze mnie odbieranym zamknięciu piwnicznym, w tym ciągle powtarzanym nasilającym się i słabnącym ryku silników samolotowych zakończonym, jakby oczekiwanym, suchym trzaskiem i wstrząsem, który powalił nas wszystkich, ciasno ze sobą splecionych dłońmi i ramionami, na ziemię, przysypując bezgłośnie miękką, lepką sadzą, warstwą pyłu i okruchami oderwanego od ścian gruzu. (...) Wyrwa w dachu nad pionem schodów spowodowała ich załamanie i silne nadwyrężenie, co uniemożliwiło ich używanie. (...) Dalsze chronienie się w ścianach, które dotąd stanowiły nasze mieszkanie, nawet mimo zbliżającej się pełni wiosny, było już niemożliwe.
(Wanda Niemczycka-Babel, Lata wojny, 1939-1945)
Водночас, для вцілілих єврейських мешканців Львова прихід Червоної армії був довгоочікуваним, адже означав порятунок від нацистів та можливість вперше за довгі місяці вийти з укриття:
Надо сказать, что город был под немцами три года (1941–1944 гг.), но мы встретили пять или шесть евреев, которых все это время знакомые укрывали от немцев в схроне. В один из вечеров, Семен сообщил мне, что по случаю освобождения города несколько местных жителей-евреев приглашают нас в гости. Три года эти люди терпели, но выжили и были рады этому. Встретили нас исключительно хорошо. Стол был накрыт как до войны: московская водка, колбаса, ветчина, рыбные и мясные консервы. Как они смогли все это сохранить? Все было вкусно, и мы хорошо посидели, как дома.
(Eвгений Бессонов, Танковый Дессант)
Одночасно із військами Червоної армії операцію із визволення Львова проводили бійці Армії Крайової, котрі сподівались використати нову геополітичну ситуацію для відновлення довоєнних східних кордонів Польщі. Частини Червоної армії і АК вели бойові дії проти німців спільно, як союзники і протягом 27 липня вони оволоділи центром міста, районом головного вокзалу та Цитаделі. Однак період мирного співіснування радянської влади з польськими структурами за лічені дні змінився на репресії та переслідування. Львів знову на декілька десятиліть став радянським.
Ще до закінчення Другої світової війни міська влада прийняла рішення створити Меморіал воїнів Радянської Армії по вул. Пасічній - на місці колишнього кладовища російських солдат, полеглих у 1914-15 році. Планувалося частково відновити військові могили та встановити 25-ти метровий пам’ятник Перемоги. У липні 1945 року розпочалось будівництво "Пагорба Слави". Частини скульптурної композиції комплексу виготовляли у Відні й доставили до Львова у 1946 році. Через складні післявоєнні умови, було реалізовано значно скромніший варіант Меморіалу, а його офіційне відкриття затягнулось до 1958 року.
