Prvotno je general De Lattre namjeravao napasti Toulon, a tek zatim Marseille, no nakon neočekivano brzog početka povlačenja njemačkih snaga, odlučio ih je napasti istodobno. Naredio je zapovjedniku 2. francuskog korpusa, general pukovniku Edgaru de Larminatu, kretanje obalnim putem prema Toulonu. Istodobno se general bojnik Goislard de Monsabert sa svojom 3. alžirskom pješačkom divizijom i uz pomoć francuskih komandosa kretao sjeverno od Toulona prema Marseilleu ostavljajući tako Toulon u okruženju.
Prema savezničkim obavještajnim podacima, u oba se grada utvrdio velik broj njemačkih vojnika; oko 18.000 pripadnika 242. pješačke divizije u Toulonu i 13.000 pripadnika 244. pješačke divizije u Marseilleu. Ujutro 20. kolovoza De Larminatove postrojbe napale su prve njemačke položaje istočno od Toulona, a sljedećeg dana Monsabertove snage sa zapadne strane presjekle su pravac Toulon – Marseille. Dio njegovih postrojbi napao je Toulon.
Iduća dva dana vodile su se žestoke ulične borbe na prilazima Toulonu; njemački otpor bio je mnogo snažniji od očekivanog. Dana 23. kolovoza njemačke su snage potisnute u strogi centar grada, a prve veće skupine njemačkih vojnika počele su se predavati. Žestoke borbe za svaku ulicu i zgradu nastavile su se i iduća tri dana.
