С 30 августа по 2 ноября 1944 года войсками 1-го Белорусского фронта проводилась фронтовая наступательная операция с целью захвата плацдарма в районе городов Пултуск и Сероцк, ставших исходным рубежом для наступления Красной Армии в Восточно-Прусской операции в январе 1945 года. Упорное сопротивление Вермахта и перенос тяжести сражения 1-го Белорусского фронта на Варшавское направление, не позволили это сделать в рамках операции «Багратион». Только 22 августа 1944 года командующий войсками 1-го Белорусского фронта К.К. Рокоссовский подписал директиву о наступлении на рубеж реки Нарев и захвате плацдармов на западном берегу.
Фактически 65-я армия перешла в наступление с целью захвата плацдармов на Нареве 27 августа. К этому времени линия фронта находилась от реки примерно в 90-100 километрах. Для выполнения задачи был сформирован мощный передовой отряд пехоты на бронетранспортёрах и грузовиках, усиленный лёгкой артиллерией и миномётами. Ему была поставлена задача в обход населённых пунктов просёлочными дорогами прорваться к реке Нарев и обеспечить ввод в бой 1-го гвардейского танкового корпуса генерал-майора танковых войск М.Ф. Панова. Во главе отряда был поставлен командир 105-го стрелкового корпуса генерал-майор Д. Ф. Алексеев.
Форсирование реки Нарев.
5 сентября этот отряд прорвал с боем немецкую промежуточную полосу обороны по реке Западный Буг, отразил за сутки 8 контратак, продвинулся до 4 километров. 4 сентября в бой был введен 1-й гвардейский танковый корпус. Параллельно наступали передовые отряды 18-го стрелкового корпуса. После суточного марша с боями на рассвете 5 сентября танкисты генерала Панова вышли к Нареву и попытались захватить переправы. Однако переправы были взорваны немцами сразу же при появлении советских танков вместе с бегущими по ним своими же войсками. Не упуская момента, генерал Панов приказал немедленно форсировать Нарев на подручных средствах силами 1-й гвардейской мотострелковой бригады, на наспех сколоченных плотах переправляя пулемёты и миномёты, а все танки и САУ развернул вдоль берега реки для артиллерийской поддержки.
Благодаря таким стремительным действиям к 9 часам утра севернее города Сероцк Нарев был форсирован и тем создан Сероцкий плацдарм, первоначально в 700 метров по фронту и на 500 метров в глубину. В течение дня к реке выходили передовые части 65-й армии, которые также немедленно переправлялись на западный берег и вступали в бой. К исходу 5 сентября Сероцкий плацдарм был уже расширен от Пултуска до Сероцка (8 км по фронту и до 3 км в глубину). Немецкое командование немедленно попыталось ликвидировать плацдарм, бросая в контратаки первые попавшиеся части, но их поспешные атаки по мере подхода, «с колёс», успеха не имели и отражались, несмотря на активную поддержку атакующих немецкой авиацией. Ввод в бой в конце дня немецкой 5-й егерской дивизии также не дал результата. Занять рубеж оборону по Нареву отходящими войсками командование 2-й немецкой армии не сумело.
К исходу 6 сентября на плацдарме действовала уже вся 65-я армия. Немцы тоже подтягивали силы, введя в бой 542-ю и 252-ю пехотные дивизии. В этот день немецким войскам удалось местами оттеснить советские части на ряде участков почти до самого Нарева, но через несколько часов противник был отброшен на исходный рубеж. В непрерывных тяжелых боях к 8 сентября плацдарм был расширен до 15 километров по фронту и до 10 километров в глубину, а 9 сентября — до 25 км по фронту и до 18 км в глубину. Задача Ставки Верховного Главнокомандования была выполнена полностью, был создан крупный плацдарм, имеющий стратегически важное значение. С 9 сентября активные боевые действия на плацдарме прекратились. Одновременно со сражением на плацдарме на восточном берегу Нарева 28-я и 70-я армии ликвидировали остатки немецких войск на восточном берегу Нарева. На протяжении всего сражения наступающие советские войска активно поддерживала 16-я воздушная армия. Севернее, в районе города Ружан, войска 48-й армии также успешно 4 сентября форсировали Нарев и создали Ружанский плацдарм.
Немецкое командование не смирилось со сложившейся ситуацией и предприняло попытку взять реванш. Целью удара был выбран Сероцкий плацдарм, как наиболее крупный и опасный для немцев. Временно приостановив активные боевые действия и закрепившись, оно скрытно сосредоточило ударную группировку в составе 3-х пехотных дивизий, 3-х танковых дивизий, отдельной танковой бригады. В её составе насчитывалось около 34 тысяч солдат и офицеров, около 400 танков и штурмовых орудий, свыше тысячи артиллерийских орудий. Подготовка контрнаступления была произведена с большим мастерством: танки были скрытно развёрнуты для атаки и замаскированы на рубежах до 10 км от переднего края, артиллерия непосредственно перед атакой пристрелку целей не производила. В итоге немецкое наступление стало полной неожиданностью для советского командования.
После мощной артиллерийской подготовки на рассвете 4 октября немецкие войска перешли в наступление. Достаточно многочисленная советская артиллерия и ввод в бой всех танковых сил не позволяли немцам рассечь оборону, но удержать первые линии траншей советские части тоже не смогли. Сражение достигло высочайшей ожесточенности, советские пехота и артиллерия получили приказ «Стоять насмерть!». Немецкое командование активно маневрировало, перенося главные удары на те участки, где удавалось достигнуть успеха и упорно продавливало советскую оборону. Советские войска сочетали упорную оборону с контратаками по флангам ударных группировок. Во второй половине дня 4 октября на плацдарм срочно прибыли представитель Ставки Верховного Главнокомандующего Маршал Советского Союза Г.К. Жуков, командующий фронтом Маршал Советского Союза К.К. Рокоссовский и все командующие родами войск фронта. В тот же день командующему армией П.И. Батову звонил Верховный Главнокомандующий И.В. Сталин, потребовавший от него удержать плацдарм, а от командующего фронтом — срочно оказать помощь. Командованию 65-й армии были переданы несколько артиллерийских полков для стрельбы по танкам прямой наводкой, а на восточном берегу Нарева в дополнение к уже имеющимся силам развёрнуты большие силы артиллерии Резерва Главного Командования для артподдержки обороняющихся войск.
В последующие дня ожесточенное сражение продолжалось. Немецкое командование даже применяло ночные массированные танковые атаки, что было для него редкостью. К 10 октября немцам удалось оттеснить советские части на 8-10 километров, создать угрозу окончательной ликвидации плацдарма и начать артиллерийский обстрел переправ. Обороняющиеся части удерживали полосу вдоль Нарева глубиной от 3 до 7 километров. Для помощи войскам на Сероцком плацдарме 10 октября перешли в наступление войска 2-го Белорусского фронта на Ружанском плацдарме. Немецкое командование оказалось вынуждено перебросить туда часть наиболее боеспособных войск. Потери в оставшихся ударных частях к тому времени были настолько велики (по советским данным — до 20 000 солдат убитыми и ранеными, 407 танков), что от дальнейшего наступления оно было вынуждено отказаться. 12 октября немецкое наступление было прекращено.
С целью ликвидации угрозы Сероцкому плацдарму на него были срочно переброшены 8-й гвардейский танковый корпус и 47-й стрелковый корпус, а затем началась переброска войск 70-й армии. Были пополнены поредевшие части 65-й армии. 19 октября 1944 года войска 65-й и 70-й армий перешли в контрнаступление, имея задачей вернуть утраченные рубежи и соединиться с войсками на Ружанском плацдарме, объединив оба плацдарма в один. Обе эти задачи решить не удалось, но к 26 октября удалось оттеснить немецкие войска по всей линии фронта на 3-5 километров и ликвидировать угрозу переправам. Глубина плацдарма составляла теперь до 12 километров. В этот день обе стороны перешли к окончательной обороне и приступили к укреплению своих позиций и подготовке к дальнейшим действиям.
Бой на плацдарме.
По итогам операции Красная Армия захватила, удержала и значительно расширила Сероцкий плацдарм. Он имел важное стратегическое значение — именно с него войска 2-го Белорусского фронта нанесли главный удар в Восточную Пруссию в ходе Млавско-Эльбингской операции в январе 1945 года. Потери советских войск на плацдарме составили 23 090 человек — безвозвратные, 78 355 человек — санитарные. По данным советского командования противник потерял 29 755 убитыми и ранеными, 940 человек попало в плен.