В период с 11 по 13 августа двумя десантами Тихоокеанского флота были заняты морские порты Юки и Расин на корейском побережье, которые оказали незначительной сопротивление. Ободренный успехом командующий флотом адмирал И.С. Юмашев приказал произвести высадку следующего морского десанта в порт Сэйсин. В отличие от предыдущих портов, Сэйсин был хорошо укреплён и имел сильный гарнизон, общей численностью в 4 тысячи человек. Кроме того, к нему спешно отступали разбитые части 3-й армии Квантунской армии.
Ввиду отсутствия военной необходимости, командующий 1-м Дальневосточным фронтом Мерецков ещё 12 августа приказал отменить ранее запланированную высадку десанта в Сэйсин. Однако командование флота продолжило подготовку к высадке, надеясь на лёгкий успех. Юмашев сумел получить разрешение на её проведение от Главнокомандующего советскими войсками на Дальнем Востоке А.М. Василевского. Поскольку с решением Мерецкова об отмене операции, флот не получил ранее запланированной для высадки в Сэйсин стрелковой дивизии, Юмашев вынужден был ограничить численность десанта бригадой морской пехоты и отдельными подразделениями. Для компенсации малочисленности он приказал провести мощные предварительные удары авиации и торпедных катеров по порту. Тем не менее, общий замысел операции остался неизменным — предварительная высадка разведгрупп, затем наращивание сил десанта. Таким образом, передовой отряд численностью примерно в роту, должен был вступать в бой с многократно превосходящими силами.
Бойцы 355-го отдельного батальона морской пехоты перед высадкой.
С 9 августа по порту Сэйсина наносились непрерывные авиационные удары, в которых было потоплено, по советским данным, около 10 кораблей японцев. Также о потоплении 6 кораблей заявили экипажи торпедных катеров. 12 августа несколько катеров ворвались в гавань и произвели её разведку, установив отсутствие там японских боевых кораблей. В итоге было решено начинать операцию, не дожидаясь окончательного завершения боёв в Расине и перебазирования туда лёгких сил флота. Поэтому исходным пунктом операции оставался значительно удалённый от Сэйсина Владивосток, что сразу лишило советское командование возможности оперативного реагирования на изменение обстановки.
В целом для операции были выделены 1 миноносец, 1 минный заградитель, 8 сторожевых кораблей, 7 тральщиков, 2 катера «малый охотник», 18 торпедных катеров, 12 десантных кораблей, 7 транспортов. Для авиационной поддержки выделялся 261 самолёт, из них 188 бомбардировщиков и 73 истребителя.
Высадка советских войск в ходе Сейсинской десантной операции.
Днём 13 августа в порт Сэйсина вошли 10 торпедных катеров, с которых под прикрытием дымовых завес был высажен 140-й разведотряд штаба Тихоокеанского флота и рота автоматчиков из 13-й бригады морской пехоты — всего 181 человек. Оставив 2 катера для прикрытия с моря, остальные корабли ушли во Владивосток. Десант легко занял порт и прилегающие городские кварталы, воспользовавшись ошеломлённостью противника. Однако вскоре японцы начали контратаки, сначала беспорядочные и разрозненные. Довольно быстро японское командование восстановило порядок и начало организованное наступление против десанта. Положение разведчиков сразу резко ухудшилось — они оказались отрезанными от берега в незнакомом городе, к тому же японцы разрезали высаженный отряд надвое. К 18 часам вечера 7 торпедных катеров доставили ещё пулеметную роту (90 бойцов), которая оказалась высажена в стороне от места боя, не смогла прорваться на соединение с разведотрядом, понесла большие потери и была вынуждена вести оборонительный бой на причалах. Таким образом, сложилась критическая обстановка, угрожавшая гибелью десанта.
Между тем командующий флотом к исходу дня отправил из Владивостока 1 сторожевой корабль ЭК-2 и 2 тральщика с 355-м отдельным батальоном морской пехоты на борту, которые могли дойти до Сэйсина только на следующие сутки. Поскольку в десант не были включены авиационные корректировщики, авиация флота наносила удары на удалении от места боя во избежание бомбардировки собственных войск.
Японский бронепоезд у Сэйсина.
Сторожевик «Метель», подавивший японский бронепоезд.
Утром 14 августа вышедший накануне из Владивостока отряд кораблей достиг Сэйсина и высадил батальон морской пехоты — 710 человек. Бойцы вторично ворвались в город и продвинулись на 1-3 километра. Однако введя в бой свежие силы при поддержке артогня бронепоезда, японское командование к ночи 14 августа оттеснило десантников обратно в порт. Прибывшие утром корабли оставались в гавани и поддерживали десант огнём своей артиллерии. Из-за плохой погоды в этот день авиация в операции практически не использовалась. Из Владивостока вышел главный отряд (23 корабля и катера) с 13-й бригадой морской пехоты на борту, а ночью — эсминец «Войков» и танкодесантная баржа с 7 танками Т-26. Главные силы десанта в 5 тысяч человек высадились в порту, но их введение в бой не изменило положение десанта. Только в середине дня с помощью танков и артогня кораблей был повреждён японский бронепоезд, а порт был окончательно очищен от врага, начались бои по взятию города. К вечеру город практически полностью был очищен от японцев, спасены сражавшиеся двое суток в окружении передовые группы десантников. На окружающих город господствующих высотах продолжались упорные бои. Авиация по-прежнему не имела корректировщиков и бомбила пустые сопки. Днём из Владивостока вышел очередной отряд кораблей, который привез 615 человек десанта, 60 орудий и миномётов, 94 автомашины.
Командование флота, осознав свою глупость, теперь всемерно наращивало мощь десанта. Сначала в Сэйсин была направлена под прикрытием сторожевого корабля ещё одна танкодесантная баржа с 7 танками Т-26 и 2 автомобилями на борту. Затем отряд кораблей с 205-м стрелковым полком и боевой техникой. В течение дня десант вёл ограниченные наступательные действия от Сэйсина в северном и северо-западном направлениях. 17 августа японские войска, получив приказ о капитуляции, начали частично сдаваться в плен. А около полудня к позициям десанта вышли войска 25-й советской армии, наступавшие по суши. Таким образом, операция была закончена.
По оценке экспертов, десантная операция не была вызвана военной необходимостью, и была проведена из-за желания командующего флотом добыть воинской славы. Однако, отсутствие боевого опыта у флота, особенно у высшего командования, привело к полному провалу операции и ненужной гибели личного состава. И только благоприятное для советского командования развитие наступление войск 1-го Дальневосточного фронта спасло десант от гибели. По неполным данным во время десанта погибло от 250 до 300 человек. 3 тральщика и 2 транспорта получили повреждения. Японские потери к исходу составили до 500 человек убитыми и 385 пленными.