از سوي ديگر، ستون‌هايي از ارتش سرخ پس از گذشتن از مرز ايران، از محور گنبدكاووس -
پهلوي دژ (آق‌قلا)، راه گرگان را در پيش گرفتند. بخشي از اين نيروها، از محور چهل‌دختر - خوش ييلاق، به سوي شاهرود و سمنان اعزام شدند. ستون ديگري در گرگان با ستون پهلوي دژ، به هم پيوسته و به سوي ناهارخوران و زيارت كه خط دفاعي ارتش ايران بود، به حركت درآمدند. در خراسان، ارتش سرخ از دو محور به داخل خاك ايران نفوذ كرد. اين محورها، عبارت بودند از:
1- محور باجگيران - لطف‌آباد - دره‌گز - قوچان
2 - محور سرخس
ارتش سرخ در تمام طول مدت، به شدت شهرهاي شمالي ايران را بمباران كرد. شدت بمباران در شهرهاي تبريز، رشت، رضاييه (اروميه)، بابلسر، قزوين و... بيشتر از نقاط ديگر بود.
در اين ميان، انگليسی‌‌ها پس از درهم كوبيدن نيروي دريايي ايران و اشغال آبادان و خرمشهر، شهر اهواز را بمباران كردند و به سوي آن شهر پيشروي کردند. همزمان با عمليات خوزستان، ستون‌هاي ديگري از ارتش انگلستان از مرز خسروي گذشته و پس از اشغال تاسيسات نفت شاه (نفت‌شهر)، به سوي كرمانشاه حركت كرد.
دقايقي پس از آن كه ايران مورد حمله ناگهاني نيروهاي شوروي و بريتانيا قرار گرفت، سفيران روس و انگليس به در خانه «علي منصور» نخست‌وزير رفتند و ضمن تسليم دو يادداشت، وي را از يورش نظامي مشترك آگاه كردند. مفاد يادداشت روز سوم شهريور 1320 (25 آگوست 1941) دولت انگليس به اين شرح بود:
باوجود اقدامات مشترك دولت امپراتوري بريتانيا و دولت شوروي در تاريخ 18 ژوئيه و 16 آگوست 1941 (27 تير و 25 امردادماه 1320) درباره جلوگيري از فعاليت خطرناك عمال آلماني و اخراج آنان از كشور، جاي بسي تاسف است كه دولت ايران براي جلوگيري از اين فعاليت‌ها هيچ اقدامي نکرده و درنتيجه عمال آلماني عليه منافع و استقلال كشور ايران، همچنان به فعاليت خود ادامه مي‌دهند. بنابراين دولت امپراتوري بريتانياي كبير به منظور دفاع از منافع خود و دوستان خويش، اقدامات مقتضي مبذول داشته است كه با خطر فوق در ايران مقابله کند و به همين جهت و براي اجراي اين منظور، به‌طور موقت نيروهاي نظامي خود را وارد ايران كرده و به محض اينكه اوضاع جنگ اجازه دهد، اين نيرو خاك ايران را ترك خواهد گفت.
يادداشت دولت شوروي نيز همانند يادداشت دولت انگليس بود. در اين يادداشت پس از اشاره به مسائل يادداشت‌هاي پيشين و مذاكرات شفاهي، آمده بود:
جاي بسي تاسف است كه دولت ايران براي جلوگيري از اين فعاليت‌ها اقدامي نکرده و درنتيجه، عمال آلماني به فعاليت جنايت‌آميز خود همچنان ادامه مي‌دهند. بنابراين دولت اتحاد جماهير شوروي ناگزير شد كه به منظور حفظ امنيت خاك خود، به ايران نيرو گسيل دارد. بديهي است كه اين اقدام عليه استقلال ايران صورت نگرفته، بلكه منظور از آن جلوگيري از فعاليت عمال آلماني است كه امنيت شوروي را به مخاطره انداخته است.
در اين يادداشت، روس‌ها تجاوز نظامي به ايران را برپايه مواد 5 و 6 عهدنامه مودت (قرارداد 1921) به منظور جلوگيري خطر فعاليت آلمان‌ها، در راستاي حفظ امنيت اتحاد شوروي توجيه كرده بودند.15 همزمان، مولوتف كميسر امور خارجه اتحاد شوروي، يادداشت همانندي نيز به محمد ساعد، سفيركبير ايران در مسكو تسليم كرده بود:16
ساعت يك بعد از نصف شب سوم
شهريور ماه (1320) به وقت مسكو، تلفن كاخ ييلاقي سفارت ايران به شدت زنگ زد... تلفن در اتاق خواب من قرار داشت. فورا گوشي تلفن را برداشتم و از آن طرف سيم، رئيس اداره خاورميانه وزارت امورخارجه شوروي... از من درخواست كرد بلافاصله در كاخ كرملين با مولوتف وزير امور خارجه ملاقات کنم. چون مطلب مهمي در پيش است كه بايد به اطلاع شما برسانند.
وقتي كه وارد كاخ كرملين شديم به اتاق مولوتف راهنمايي و پس از مختصر احوالپرسي و بيان مقدمه‌اي از اوضاع جهاني و اينكه اقامت اتباع آلمان در ايران كه اغلب آنها جاسوس هستند خطراتي براي سرحدات جنوبي شوروي ايجاد كرده، بدين جهت نيروهاي ما در همين ساعت از مرزهاي ايران گذشته‌اند. مولوتف آنگاه متن يادداشت حمله قشون شوروي به ايران را كه به‌عنوان من صادر شده بود... خواند.
به دنبال تجاوز ارتش‌هاي بريتانيا و شوروي به خاك كشور، ستاد ارتش با انتشار اعلاميه شماره يك، مردم ايران را در جريان اين يورش قرار داد.17
ساعت سه‌‌ونيم بعدازظهر روز سوم شهريور 1320، علي منصور نخست‌وزير، در جلسه فوق‌العاده مجلس شوراي ملي، درباره تجاوز ارتش‌هاي روس و انگليس به ايران گفت:
... از ابتداي وقوع جنگ كنوني... دولت شاهنشاهي بي‌طرفي ايران را اعلام کرده و با تمام وسايل و قواي خود، دقيقا اين سياست را پيروي و به موقع به اجرا گذاشته و با يك رويه صريح و روشن در حفظ كشور از خطر سرايت وقايع و در صيانت حقوق مشروع تمام دول كه با ايران روابط دارند و به ويژه دول همسايه كوشيده، چنان‌‌كه تا حال به هيچ‌‌وجه خطري در ايران از هيچ طرف به هيچ يك از آنها متوجه نشده (عموم نمايندگان: صحيح است). با اين حال دولت انگليس و بعد از اتفاق آن دولت با دولت شوروي، هر دو متفقا اظهاراتي مبني بر نگراني از وجود يك عده آلماني در ايران کردند و دو نوبت در تاريخ 28 تيرماه و 25 مرداد 1320 برطبق اظهارات مزبور به وسيله نمايندگان خود تذكاريه‌هايي تسليم داشتند كه اخراج قسمت عمده از آلمان‌هاي مقيم ايران را درخواست مي‌كردند. در پاسخ اين اظهارات، چه ضمن مذاكرات عديده شفاهي و چه طبق تذكاريه‌هاي تاريخ هفتم مرداد و تاريخ سي‌ام مرداد 1320 كتبا اطمينان‌هاي كافي در مراقبت‌هاي دولت ايران نسبت به رفتار كليه اتباع بيگانه و عدم امكان بروز خطراتي از معدودي آلماني كه در ايران مشغول كارهاي معيني هستند داده شد و براي مزيد اطمينان دو دولت، اقدامات مقتضي براي كاستن عده متنابهي از شمار آلمان‌ها به عمل آمده و به جريان افتاد و مراتب مكرر، چه در تهران و چه در مسكو و لندن به مقامات مربوط دولت انگلستان و شوروي خاطرنشان و آن‌‌چه ممكن بود براي حصول اطمينان و روشن ساختن نظر آنها كوشش شد. متاسفانه با تمام اين مجاهدات كه دولت ايران به منظور حفظ امنيت و آسايش كشور و رفع نگراني دولت همسايه خود کرد، در عوض حسن تفاهم و تصفيه مسالمت‌آميز قضيه، نتيجه اين شد كه نمايندگان شوروي و انگليس، ساعت چهار صبح امروز به منزل نخست‌وزير رفته و هر كدام يادداشتي مبني‌بر تكرار مطالب گذشته كه جواب آنها با اقدامات اطمينان‌بخش داده شده بود، تسليم کرده و در اين يادداشت‌ها، توسل خود را به نيروي نظامي اخطار كردند و مطابق گزارش‌‌هايي كه رسيده، معلوم شد نيروي نظامي آنها در همان ساعت كه نمايندگان مزبور در منزل نخست وزير مشغول مذاكره بودند، به مرزهاي ايران تجاوز کرده است. نيروي هوايي شوروي در آذربايجان به بمباران شهرهاي باز و بي‌دفاع پرداخته و قواي زياد از جلفا به سمت تبريز اعزام شده‌اند. در خوزستان، قواي انگليس به بندر شاهپور و خرمشهر حمله برده، كشتي‌هاي ما را غافلگير کرده و صدمه زده‌اند و نيروي هوايي آن دولت به اهواز بمب ريخته. همچنين قواي انگليس با وسايل موتوريزه فوق‌العاده زياد از طرف قصرشيرين به سمت كرمانشاه در حركت هستند. قواي متجاوز در هر نقطه كه با نيروي ارتش شاهنشاهي مواجه شده‌اند، طبعا تصادف و زد و خورد هم رخ داده است.
دولت ايران براي روشن ساختن علت و منظور اين تجاوزات، به فوريت مذاكرات و اقدامات به عمل آورده و منتظر نتيجه است كه البته به استحضار مجلس شوراي ملي خواهد رسانيد...
در شهريورماه 1320، تنها چند سال از پايه‌گذاري ارتش ايران مي‌گذشت. توان ارتش ايران، درحد حفظ آرامش داخلي و درگيري‌هاي احتمالي منطقه‌اي بود، نه جنگ عليه دو قدرت بزرگ روز. ارتش ايران در سال‌هاي نخست
1300 خورشيدي، از ادغام نيروهاي «قزاق» و «ژاندارم» و برخي عناصر «پليس جنوب»، تشكيل شده بود. ارتش ايران از سال 1310 خورشيدي به بعد، از تعداد معدودي افسر كه در دانشگاه‌هاي نظامي كشورهاي پيشرفته و به ويژه در فرانسه دانش‌آموخته بودند، بهره‌مند شد. نيروي زميني ارتش ايران، فاقد يگان‌هاي موتوري و يگان‌هاي مكانيزه و زرهي در مفهوم روز بود.
در سال 1319، نيروي زميني داراي 16 لشکر و يك تيپ مستقل مكانيزه بود. تيپ مستقل مكانيزه در تهران مستقر بود و تعدادي از لشکرها، در حقيقت روي كاغذ وجود داشتند و داراي توان لازم رزمي در حد يك لشکر نبودند: 18
از لشکرهاي فوق، بعضي كه جديدالتاسيس بودند، در سال 1320، هنوز به پايه سازمان مصوبه خود نرسيده و از حيث عده و كادر فرماندهي و اسلحه و وسايل، نواقصي داشتند... نيروي دريايي ايران، از دو ناو 950 تني به نام‌هاي ببر و پلنگ و چهار ناوچه
320 تني و تعدادي ناو تداركاتي و پشتيباني تشكيل مي‌شد. ناوها و ناوچه‌هاي مزبور در ايتاليا ساخته شده بودند و در سال 1311، به‌وسيله افسران و دانشجوياني كه در ايتاليا آموزش ديده بودند، به ايران آورده شدند.19
نيروي هوايي ايران، از شماری هواپيماهاي دوباله تشكيل مي‌شد. اين هواپيماها، ساخت انگلستان بودند و براي تعميرات هواپيماي مزبور و ساخت بخشي از بدنه آنها، كارخانه‌اي از انگلستان خريداري شد كه در سال 1316 در فرودگاه دوشان‌تپه (تهران)، راه‌اندازي شد.20
مجموع پرسنل نيروهاي مسلح ايران، كمابيش 90هزار نفر برآورد مي‌شد. بدين‌‌سان، باتوجهبه اين واقعيت‌ها، ارتش ايران توان رويارويي همزمان با دو قدرت بزرگ آن روز را نداشت.
هنوز چند روز از تعرض نظامي بريتانيا و شوروي عليه ايران نگذشته بود كه سرلشکر نخجوان وزيرجنگ، بدون اين كه به رضاشاه اطلاع دهد، شوراي عالي جنگ را تشكيل داد. اين شورا كه سرلشکر ضرغامي (رئيس ستاد)، سرلشکر رياضي و سرلشکر يزدان‌پناه در آن حضور داشتند، دستور ترك مخاصمه را صادر كرد و لشکرهاي یک و دو مستقر در تهران را مرخص کرد.
رضاشاه، به محض آگاهي از اين مساله، آنها را به كاخ سعدآباد احضار و ضمن خلع درجه، دستور زنداني كردن آنان را به جرم خيانت به كشور، صادر کرد. در ضمن، وي سپهبد اميراحمدي را مامور جمع‌آوري سربازان و مقاومت و حفظ شهر تهران برابر بيگانگان كرد.
سپهبد اميراحمدي حكومت نظامي اعلام کرد و با تلاش فراوان، توانست عده‌اي از افسران و سربازان را جمع آوري و نظم و آرامش را در تهران برقرار کند.
اما فاجعه بسيار ژرف بود. دست‌هاي خيانتكاري كه در گرماگرم جنگ، دستور ترك مخاصمه و مرخص‌‌كردن سربازها را صادر كرد، از ماه‌ها پيش در لجستيك نيروها اخلال كرده و در نتيجه، مهمات مربوط به توپخانه و ادوات جنگي با ناهماهنگي ارسال مي‌شدند. به‌‌طوري كه در همان روز نخست، بسياري از يگان‌هاي توپخانه، امكان آتش نداشتند.
پيش از اعلام ترك مخاصمه، يگان‌هاي ارتش به خوبي برابر متجاوزان مي‌جنگيدند، به‌‌طوري‌‌كه در چند نقطه، آنان را متوقف كردند و خسارت و تلفات قابل توجهي نيز به نيروهاي مهاجم وارد كرده بودند.
در اين ميان بايد از پايداري و دليري فرماندهان و يگان‌هاي زير نام برد: سرلشکر شاه بختي (فرمانده لشکر خوزستان)، سرلشکر حسن مقدم مراغه‌اي (فرمانده لشکر كردستان و كرمانشاه)، سرلشکر قدر (فرمانده لشکر رشت)، سرهنگ معتضدي (كفيل فرماندهي لشکر گرگان) و... در اين جا قابل ذكر است كه پس از صدور دستور ترك مقاومت، عده‌اي از افراد لشکرگرگان تسليم نشدند و با عقب‌نشيني، خود را به تهران رساندند.
البته در اين ميان، كساني نيز مانند سرلشکر محتشمي (فرمانده لشکر خراسان) خيانت كرد و تسليم شد. همچنين، فرمانده لشکر تبريز نيز ترك خدمت و فرار کرد.
به دنبال خلع درجه و بازداشت وزير جنگ و رئيس ستاد، رضاشاه دو تن از اميران تحصيلكرده ارتش، يعني سرتيپ عبدالله هدايت و سرتيپ حاج علي رزم‌آرا را براي مشاوره احضار كرد. آنان باتوجهبه دلايل زير، اعلام كردند كه امكان مقاومت وجود ندارد. رضاشاه هم نظر آنان را پذيرفت:21
1 - عدم توازن نيروهاي ارتش ايران با مهاجمان
2- نداشتن تحرك لازم و نداشتن برتري آتش
3- نداشتن مهمات براي مقابله (باتوجهبه خيانت‌هاي به‌عمل‌آمده)
4 - غافلگير شدن و عدم بسيج نيروها و نبودن فرصت كافي براي اين كار
5 - برتري بي‌چون و چراي دشمن در هوا
6 - ترس و وحشت مردم از بمباران‌هاي هوايي
7 - خيانت عوامل بيگانه
8 - عدم آمادگي دولت، برابر جريان‌هاي پيش آمده و...
پس از ترك مقاومت، ارتش انگليس تاسيسات نفت كرمانشاه را تصرف كرد و به سوي تهران به حركت درآمد. از سوي ديگر، ارتش سرخ نيز با بهره‌گيري از ترك مقاومت از سوي ارتش ايران، خود را به حومه قزوين رسانيد و در آن‌جا به نيروهاي بريتانيا كه از كرمانشاه مي‌آمدند، پيوست.