8 августа в 00:06 грузинские войска провели массированную артиллерийскую подготовку, направленную на территорию, прилегающую к Цхинвалу и столице Республики. Через несколько часов началось наступление на столицу грузинской пехотой и бронетехникой. Грузинская сторона в качестве официальной причины этой атаки заявила о нарушении режима прекращения огня в Южной Осетии, в результате чего Южная Осетия предъявила аналогичные обвинения грузинской стороне. Половину ночи 8 августа Цхинвал подвергался массированному обстрелу из РСЗО «Град», а в четвертой половине утра грузинские танки отправились в атаку на город. Результатом этой операции стало взятие столицы Южной Осетии в кольцо и захват грузинской армией шести южноосетинских деревень.
Как поспешили сообщить официальные СМИ Грузии, к 21:00 под контролем грузинской армии была вся территория Южной Осетии, за исключением населенного пункта Джава. К этому времени из Северной Осетии на помощь Южной Осетии выехали 7000 добровольцев, собравшихся в штабе Владикавказа и ожидавших отправки еще 3000 человек. К концу дня войска России оказались на западной окраине Цхинвала. 9 августа грузинская сторона бомбила осетинские и российские позиции, в то время как российские самолеты строго выборочно бомбили многие стратегические и военные объекты Грузии, а артиллерия подавляла огнем грузинские огневые точки, расположенные вблизи Цхинвала. В то же время российские военные корабли начали патрулировать территориальные воды Грузии. Самый разгар войны был достигнут 10 августа. Грузинские войска систематически бомбили населенные пункты Южной Осетии и боевые позиции осетинских и российских войск. Вечером российские ВВС (ныне ВКС прим.) нанесли мощный авиаудар по военному аэродрому, расположенному на окраине Тбилиси.
За короткое время российская сторона увеличила присутствие военной группировки в Южной Осетии до четырех полков, помимо которых в операции принимали участие значительные артиллерийские и авиационные силы. Официально в этом конфликте приняли участие около 10 000 российских военных. Чтобы противостоять им, грузинскому командованию пришлось срочно перебросить пехотную бригаду, расположенную в Ираке. В тот же день — 10 августа Абхазия решила воспользоваться сложившейся ситуацией, и абхазские войска, направились к Кодорскому ущелью. В середине того же дня Абхазские войска заняли позиции на реке Ингури. Все эти события были очень обеспокоены тем, что правительство Грузии поспешило передать российскому послу записку, в которой говорилось, что грузинская сторона прекратила всю военную деятельность в Южной Осетии. Однако всю следующую ночь происходили обстрелы со стороны Грузии. Российские ВВС нанесли еще один мощный удар по военной базе недалеко от столицы Грузии в ночь на 11 августа. А потом в тот же день российская военная группировка пересекла границы Южной Осетии и Абхазии и, таким образом, оказались на грузинской территории. Российские части, наступавшие со стороны Абхазии, вошли в город Зугдиди на западе Грузии без какого-либо сопротивления. Продвижение колонн российской бронетехники привело к тому, что грузинская армия покинула город Гори без боя. 12 августа Россия официально объявила об успешном завершении операции под названием «принуждение грузинских властей к миру». На следующий день Абхазия также объявила о завершении операции по вытеснению грузинских войск из Кодорского ущелья. После этого все активные столкновения в этом регионе были прекращены. Далее настал черёд дипломатии – 14-16 августа состоялось подписание руководителями вовлечённых в военные действия государств плана мирного урегулирования конфликта между Грузией и Южной Осетией.