عملیات بیت‌المقدس از دهم اردیبهشت‌ماه سال 61 آغاز شد و یک ماه به طول انجامید. منطقه عمومی عملیات بیت‌المقدس در میان 4 مانع طبیعی محصور است؛ از شمال به رودخانه کرخه کور، از جنوب به رودخانه اروند، از شرق به رودخانه کارون و از غرب به هور الهویزه. در طراحی عملیات، تهاجم از طریق عبور از رودخانه کارون و پیشروی به سوی مرز بین‌المللی و سپس آزادسازی شهر خرمشهر مدنظر قرار گرفته بود و چنین استدلال می‌شد که حمله به جناح دشمن که عمدتا به سمت شمال آرایش گرفته بود، عامل موفقیت عملیات است. همچنین، شکستن خطوط اولیه دشمن و عبور از رودخانه و گرفتن سرپل در غرب کارون تا جاده آسفالته اهواز- خرمشهر به عنوان اهداف مرحله اول و ادامه پیشروی به سمت مرز و تامین خرمشهر به عنوان اهداف مرحله دوم تعیین شدند.  مرحله سوم با  عدم توفیق نیروها برای ورود به شهر همراه شد و در نهایت در مرحله چهارم هدف اصلی یعنی آزادی خرمشهر تحقق یافت.
مرحله اول: این مرحله از دهم اردیبهشت‌ماه آغاز شده که در محور قرارگاه قدس (شمال کرخه کور) به دلیل هوشیاری دشمن و وجود استحکامات متعدد، پیشروی نیروها به سختی امکان‌پذیر بود. عدم پوشش جناحین این یگان‌ها باعث شد فشار شدید دشمن بر آنها وارد شود. در محور قرارگاه فتح، یگان‌های خودی ضمن عبور از رودخانه به سرعت خود را به جاده اهواز- خرمشهر رسانده و به ایجاد استحکامات و جلوگیری از نقل‌وانتقالات و تحرکات دشمن در این جاده پرداختند. سرانجام پس از 5 روز، جاده اهواز- خرمشهر از کیلومتر 68 تا کیلومتر 103 تثبیت و همه رخنه‌ها ترمیم شد.
مرحله دوم: از 16 اردیبهشت‌ماه آغاز شد. در این مرحله آزاد‌‌سازی خرمشهر از دستور کار عملیات خارج و تصمیم گرفته شد قرارگاه‌های فتح و نصر از جاده اهواز- خرمشهر به سمت مرز پیشروی کنند و قرارگاه قدس نیز ماموریت یافت به صورت محدود برای تصرف سرپل در جنوب کرخه کور اقدام کند و سپس آن را گسترش دهد. عملیات در این مرحله در ساعت 22:30 روز 16/2/1361 آغاز شد. نیروهای قرارگاه فتح در همان ساعات اولیه به جاده مرزی رسیدند. یگان‌های قرارگاه نصر نیز با اندکی تاخیر و تحمل فشارهای دشمن، به مرز رسیده و با قرارگاه فتح ‌الحاق کردند. دشمن با مشاهده جهت پیشروی نیروهای ایران به طرف مرز، لشکرهای 5 و 6 خود را به عقب کشاند. در پی این عقب‌نشینی که از ساعات اولیه روز 18/2/1361 آغاز شده بود، نیروهای قرارگاه قدس ضمن تعقیب نیروهای دشمن، تعدادی از آنها را که از قافله عقب مانده بودند، به اسارت خود درآوردند و در نتیجه جاده اهواز- خرمشهر و نیز مناطقی همچون جفیر، پادگان حمید و هویزه آزاد شد.
مرحله سوم: در این مرحله، قرارگاه نصر ماموریت یافت حرکت خود را به سمت خرمشهر آغاز کند. نیروهای عمل‌کننده که متشکل از 4 تیپ مستقل سپاه پاسداران و دو تیپ ارتش بودند، در آخرین ساعات روز 19/2/1361 عملیات خود را آغاز کردند اما به دلیل هوشیاری دشمن و تمرکز نیرو در خطوط  پدافندی‌‌‌‌‌اش، نیروهای خودی در انجام ماموریت خود توفیق نیافتند. تکرار این عملیات در روز بعد نیز به شکست انجامید.
مرحله چهارم: عملیات از یک تا 4 خرداد 1361 به طول انجامید. در ساعت 22:30 اول خرداد 1361 تلاش برای آزادی‌‌سازی خرمشهر آغاز شد. در برابر تک سریع و غافلگیرانه، نیروهای عراقی دچار وحشت و سردرگمی شدید شدند و نتوانستند واکنش مهمی از خود نشان دهند و ارتباط یگان‌‌های دشمن با یکدیگر قطع شد. فرار افسران و درجه‌داران و سربازان عراقی از منطقه خرمشهر گویای از هم پاشیدگی سازمان یگان‌‌های دشمن بود. در اواخر روز دوم خرداد، قرارگاه کربلا پس از بررسی آخرین وضعیت، تصمیم گرفت نیروها با ورود به شهر، آنجا را از حضور نیروهای عراقی پاک کنند. 3 بامداد روز سوم خرداد واحدهایی از رزمندگان ایران به آن سوی رودخانه وارد شدند. از طرف دیگر جمعی از نیروهای عراقی با استفاده از تاریکی شب و قایق اقدام به فرار کردند که تعدادی از این قایق‌ها توسط تکاوران نیروی دریایی هدف قرار گرفت و سرنشینان آنها غرق شدند. ساعت 11 صبح روز سوم خرداد در حالی که درگیری شدیدی بین قوای ایرانی و نیروهای عراقی در شمال نهر خین جریان داشت و دشمن در فکر شکستن حلقه محاصره خرمشهر بود، رزمندگان ایرانی از جناح غرب و خیابان کشتارگاه وارد شهر شدند. ناحیه گمرک خرمشهر در کنار اروند اندکی مقاومت کرد که آن هم به سرعت در هم شکسته شد. ساعت 2 بعد از ظهر، خرمشهر به طور کامل آزاد شد و پرچم ایران برفراز «مسجد جامع» و پل تخریب شده خرمشهر به اهتزاز درآمد.