О предпринятых шагах Молотов по телефону известил Шуленбурга, который пытался уточнить, «как понимать требование советского правительства, что румынский ответ должен поступить еще сегодня». На это ему разъяснили, что советские войска в любом случае, независимо от реакции Румынии, перейдут границу завтра утром.
Получив советскую ноту, румынское правительство обратилось за поддержкой к Италии, Германии и союзникам по Балканской Антанте. Кроме того, от Рима и Берлина требовалось повлиять на Венгрию и Болгарию, чтобы они не удумали потребовать удовлетворения своих территориальных претензий. С утра 27 июня в Румынии была объявлена мобилизация, а в 10.30 Риббентроп передал посланнику в Бухаресте Фабрициусу инструкцию, в которой предлагал заявить министру иностранных дел Румынии И. Джигурту следующее: «Советское правительство информировало нас о том, что оно требует от румынского правительства передачи СССР Бессарабии и северной части Буковины. Во избежание войны между Румынией и Советским Союзом мы можем лишь посоветовать румынскому правительству уступить требованиям советского правительства». Схожие ответы были получены от Италии и стран Балканской Антанты. Обсуждая варианты действий в данной ситуации, в Бухаресте решили попытаться затянуть время, вступив в переговоры с СССР.
В 23 часа 27 июня в Москве был получен ответ Бухареста, в котором румынское правительство заявляло, что «оно готово приступить немедленно, в самом широком смысле к дружественному обсуждению, с общего согласия, всех предложений, исходящих от советского правительства». Румыния просила «указать место и дату» будущих переговоров, делегаты на которые будут назначены с румынской стороны после ответа из Москвы. В ноте выражалась надежда, что «переговоры будут иметь результатом создание прочных отношений, доброго согласия и дружбы между СССР и Румынией». Выслушав столь обтекаемый ответ, Молотов заявил, что «не видит в сделанном заявлении согласия на советские предложения и что он полагает, что завтра же советские войска должны вступить на территорию Бессарабии и Северной Буковины». Давидеску заверил наркома, что румынское правительство согласно с советскими предложениями, но следует договориться о «процедуре и юридических формах осуществления данных мероприятий». Однако все попытки румынского дипломата договориться о будущих переговорах были безуспешны, поскольку, как заявил Молотов, «сейчас речь идет о вопросах политических, а не технических».
Советская сторона предложила немедленно подписать соглашение о том, что 28 июня «советские войска должны занять определенные пункты» и за три-четыре дня всю остальную территорию. Румыния должна гарантировать сохранность предприятий, железных дорог, аэродромов, телеграфа и телефона, государственного и частного имущества, а позднее «советско-румынская комиссия сможет договориться о деталях реализации намеченных соглашений».
Давидеску отказался подписать соглашение, сославшись на отсутствие у него необходимых полномочий. Тогда ему была передана новая советская нота, в которой отмечалась уклончивость ответа румынского правительства, «ибо в нем не сказано прямо, что оно принимает предложение Советского Союза о немедленной передаче Советскому Союзу Бессарабии и северной части Буковины». Однако, принимая во внимание разъяснения румынского посланника в Москве, советское правительство предложило: «1. В течение 4 дней, начиная с 2 часов дня по московскому времени 28 июня, очистить румынским войскам территорию Бессарабии и северной части Буковины. 2. Советским войскам за этот же период занять территорию Бессарабии и северной части Буковины. 3. В течение 28 июня советским войскам занять пункты: Черновицы, Кишинев, Аккерман. 4. Королевскому правительству Румынии взять на себя ответственность за сохранность и недопущение порчи железных дорог, паровозного и вагонного парка, мостов, складов, аэродромов, промышленных предприятий, электростанций, телеграфа. 5. Назначить комиссию из представителей сторон для урегулирования спорных вопросов по эвакуации румынских войск и учреждений». Ответ должен был поступить в Москву не позднее полудня 28 июня.
В Бухаресте продолжали обсуждение сложившейся обстановки, не исключая вероятности оказания сопротивления. Однако поздно вечером 27 июня, реально оценив свои возможности и опасаясь социальных потрясений в случае войны с СССР, Коронный совет 27 голосами против 11 решил согласиться на уступку требуемых Москвой территорий. Как позднее заявил в парламенте Татареску: «Мы решили отступить из Бессарабии и Верхней Буковины, чтобы спасти сегодня румынское государство и уберечь от опасности будущее румынской нации».
В 11 часов 28 июня румынское правительство заявило, что, стремясь «избежать серьезных последствий, которые повлекли бы применение силы и открытие военных действий в этой части Европы, видит себя обязанным принять условия эвакуации, предусмотренные в советском ответе». Румынская армия получила приказ организованно отойти к новой границе согласно плану «Тудор», не оказывая сопротивления Красной Армии, и организовать оборону по реке Прут. Войскам предписывалось эвакуировать вооружение, технику и сугубо военное имущество и оборудование. Офицеры и служащие имели право взять с собой лишь самые необходимые личные вещи. Например, мебель увозить запрещалось. Категорически запрещалось уничтожение складов, аэродромов, заводов, электростанций, средств связи, железнодорожного подвижного состава. При этом Румыния просила продлить срок исхода, «принимая во внимание, что эвакуацию территории было бы крайне трудно осуществить в течение четырех дней вследствие дождей и наводнений, которые попортили пути сообщения». Москва изъявила желание не откладывать дело в долгий ящик и начать восстановление исторической справедливости в 14 часов того же дня. Сторонами были оговорены последовательность занятия важнейших городов Бессарабии и Северной Буковины, а также дистанция между румынским арьергардом и советским авангардом в пять-десять километров. Новую границу договорились закрыть в 14 часов 3 июля.
Поскольку дело решилось «полюбовно», войска Южного фронта получили приказ осуществить операцию по второму варианту. В Бессарабию и Северную Буковину вводилась лишь часть сосредоточенных войск. От 12-й армии – 4-й кавалерийский корпус с 23-й танковой бригадой и 2-й кавкорпус с 5-й танковой бригадой, 60, 58, 131-я стрелковые и 192-я горнострелковая дивизии. От 5-й армии – 36-я, 49-я танковые бригады, 80-я, 169-я стрелковые дивизии. От 9-й армии – 5-й кавкорпус, 4-я танковая бригада, 15-я мотострелковая, 95, 25, 74, 140-я стрелковые дивизии. Кроме того, предусматривалось использование 201-й и 204-й воздушно-десантных бригад фронтового подчинения. Все остальные войска оставались на старой границе в полной боевой готовности.
28 июня войска получили указание Политуправления РККА, которое требовало разъяснить всему личному составу, что «благодаря мудрой сталинской внешней политике мы избавили от кровопролитной войны трудящихся Бессарабии и Северной Буковины и решили вопрос о возвращении Бессарабии в могучую семью Советского Союза мирным путем». Войскам приказывалось сохранять бдительность и вести активную политработу среди местного населения.
В 14 часов танковые и кавалерийские части Южного фронта хлынули через границу и в тот же день заняли Черновицы, Хотин, Бельцы, Кишинев и Аккерман.
34-я кавалерийская дивизия заняла Жадово, 16-я кавалерийская дивизия – Вашкивцы, 5-я танковая бригада – Топорцы, 23-я – Сторожинец, 4-я – Кишинев, 60-я стрелковая дивизия переправилась через реку Черемоши, 58-я заняла Коцман и Витиловку, 80-я – Новоселицы и Лукачены, 169-я – Флексеры и Скинени, 95-я – Колоницу и Бендеры. Население восточных румынских районов встретило известие о вступлении советских солдат на их территорию спокойно. Лояльность жителей в течение операции поддерживалась работой нескольких типографий, издававших газеты и листовки на русском, украинском, молдавском и румынском языках. Сотрудниками редакций за неделю операции было отпечатано больше двух с половиной миллионов экземпляров. Для наблюдения за проведением операции на границу прибыли С.К. Тимошенко, Л.З. Мехлис и первый секретарь ЦК КП(б)У Н.С. Хрущев, которые в дальнейшем приняли активное участие в политической работе с населением «освобожденных» территорий.
«Братья молдаване, русские и украинцы! – говорилось в обращении советского командования. – Пришел великий час вашего освобождения из-под ига румынских бояр, помещиков, капиталистов и сигуранцы. Украденная советская земля – Бессарабия – возвращается к своей матери-Отчизне».
Советские дивизии продвигались практически вслед за арьергардами румынских войск, а подвижные соединения обогнали их и раньше румын вышли на реку Прут, немедленно установив на дорогах свои контрольно-пропускные пункты. Часть жителей, мечтавшая что-нибудь отобрать, поделить и обрести счастье под кремлевскими звездами, радовалась советским войскам, как родным. «Все увеличивающаяся толпа молдаван с обнаженными головами приветствовала своих освободителей, – вспоминал свое участие в «ликвидации вопиющей несправедливости» маршал Н.Н. Воронов. – Перед толпой оказался оркестр народных инструментов человек в сорок, который очень хорошо исполнил старинный русский марш «Тоска по родине». Раздался шум моторов – наша танковая колонна подошла к мосту и точно в 2 часа дня перешла границу. Под радостные возгласы и громкие аплодисменты молдаван проходила кавалерия, мотопехота, артиллерия… Мирное освобождение Бессарабии закончилось парадом советских войск в Кишиневе при большом стечении жителей этого красивого южного города. Ликование освобожденного народа было неописуемо… Народы, населяющие Бессарабию и Северную Буковину, освобождены, и теперь они смогут зажить полнокровной жизнью в братской семье народов Советского Союза». Другая часть населения снималась с насиженных мест и бежала в Румынию.