A 2. és a 3. ukrán front parancsnoksága december 29-én parlamentereket küldött Von Wildenbruch törzséhez, megadási felszólítással. Miután Malinovszkij és Tolbuhin ultimátuma eredménytelen maradt, a szovjet nehéztüzérség december 30-án ezer löveg bevetésével elkezdte a pesti oldal lövetését. A három napig tartó tüzérségi pergőtűz súlyos károkat okozott a pesti kerületekben, mintegy egymillió emberet kényszerítve az óvóhelyek és a pincék mélyére.
A szakadatlan ágyúzás és a szovjet taktikai légierő bombatámadásai miatt sok helyen megszűnt az áramellátás.
Életveszélyes vállalkozás volt akár vízért, akár élelemért kimerészkedni a pincékből.
Az előrenyomuló szovjet alegységek január 2-án már az Őrs-vezér tér közelében jártak. A két front egységeiből külön rohamcsoportot állítottak fel a speciális taktikát igényló utcai harcokhoz, az úgynevezett Budapest Csoportot, amely Afonyin altábornagy parancsnoksága alatt állt. Január 15-én a szovjet támadóékek elfoglalták a Nyugati valamint a Keleti-pályaudvart, és kijutottak a Kiskörút vonalára.
Karl-Pfeffer von Wildenbruch és törzse számára ezzel nyilvánvalóvá vált, hogy elvesztették Pestet.
Az utolsó német utóvédek január 17-én a reggeli órákban az erre a célra még épen hagyott Lánchídon hagyták el a pesti oldalt, majd a Duna-hidak közül utolsóként, ezt is felrobbantották. A gyönyörű budapesti hidak elpusztítása sem akadályozta meg azonban a szovjeteket az átkelésben, így január 18-án már Budán folytak a harcok.
Hamarosan szovjet kézre került a két stratégiai fontosságú budai magaslat, a Sas-hegy és a Citadella is, ezért a létszámban jelentősen megfogyatkozott német-magyar erők a budai várnegyedbe húzódtak vissza. Amikor január 30-án az utolsó német szükség-repülőtér, a Vérmező is szovjet kézre került, végleg megpecsételődött a rommá lőtt várnegyedbe visszaszorult védők sorsa, mert ezzel megszűnt számukra az utánpótlás lehetősége is.
Hitler január közepén a lengyel hadszíntérről Magyarországra vezényelte át a IV. SS-páncéloshadtestet, Budapest felmentésére. Herbert Otto Gille SS-Obergruppenführer, a hadtest parancsnoka kétszer is megkísérelte a szovjet ostromgyűrű feltörését.
A IV. SS-páncéloshadtest alakulatai a Komárom, illetve Esztergom térségéből elindított Konrad-I fedőnevű művelet során Bicskéig tudtak előretörni, de innen a szívós szovjet ellenállás visszavonulásra késztette őket. Február elején, a Konrad-II hadművelettel egészen Pomázig és Óbuda határáig sikerült előretörniük, tovább viszont már nem; ezzel pedig a felmentési kísérletek is végleges kudarcba fulladtak.
A teljesen reménytelenné vált helyzetben Karl-Pfeffer von Wildenbruch február 10-én tanácskozásra hívta össze a parancsnokait. A német tábornok ekkor közölte döntését az alárendeltjeivel; másnap, február 11-én az esti órákban kitörnek a budai várból, és megkísérlik az átjutást a Bicske és Zsámbék térségében húzódó német arcvonalig, Hitler tiltó parancsa ellenére is.
A németekkel együtt harcoló magyar I. hadtest parancsnokát, Hindy Iván altábornagyot csak a kitörés napján, délután négy órakor tájékoztatták az este nyolcra tervezett műveletről. Karl-Pfeffer von Wildenbruch este 7 óra 45-kor rádiótelefonon felhívta közvetlen felettesét, Hermann Balck vezérezredest, a 6. német hadsereg parancsnokát,
akivel röviden közölte, hogy megkísérli a kitörést.
A német SS-tábornok rögtön a beszélgetés után összetörette a rádiókészüléket, nehogy ellentétes parancsot kapjon.
A megmaradt védők – összesen mintegy húszonnégyezer katona – este nyolckor három hullámban kezdték meg a kitörést. A főirányt a Szilágyi Erzsébet fasoron át Zugliget, illetve a Budakeszi út felé tervezték. Az Ostrom utcából a Széna téren, illetve a Széll Kálmán téren át a Szilágyi Erzsébet fasor irányába rohamozó első lépcsőt pusztító szovjet gépfegyver és aknavetőtűz fogadta.
Máig nem tudni, hogy milyen forrásból, de a szovjet hadvezetés tudomást szerezhetett a készülő kitörésről, ezért megerősített csapategységeket vezényelt a kitörés útvonalára. A Szilágyi Erzsébet fasor, Zugliget és Hűvösvölgy rövid időn belül véres mészárszékké vált,
másnap reggelre holttestek ezrei borították el a budai utakat.
Az öldöklés mértékét beszédesen szemlélteti, hogy a kitörésben részt vett 24 ezer katonából mindössze 785-en érték csak el a Bicske határában húzódó német arcvonalat.
Karl-Pfeffer von Wildenbruch Obergruppenführert és törzskarát valamint Hindy Iván altábornagyot az Ördögároknál fogta el egy szovjet járőr. Az utolsó ellenállási gócokat február 13-án számolták fel; ezzel ért véget Budapest szörnyű veszteségekkel és pusztulással együtt járó 52 napos ostroma, a magyar Sztálingrád.