苏俄方面要求芬兰：为使列宁格勒远离芬军重型火炮的射程，要求卡累利阿地峡的两国边境向西推延12公里，换句话说，即是割让地峡至卫普里以东30公里间的土地予苏联，这对卫普里构成相当的威胁，同时也使苏方可使用地峡的极北河川和湖泊的天然防御线；租借雷巴奇半岛予苏联，并允许在西部驻军，以保护苏联于北极圈内唯一的不冻港摩尔曼斯克之安全，另外还要芬兰割让其唯一的北极海出海口百沙摩；租借汉科半岛予苏联30年，并允许在上面建设军事基地，如此便可与爱沙尼亚的帕尔迪斯基基地联合起来封锁芬兰湾出口，保护喀琅施塔德的苏联海军基地，为此苏联每年会付给芬兰800万芬兰马克；割让苏尔塞里岛、拉凡斯卡里岛、台塔尔斯卡里岛和科伊维斯托岛予苏联；拆除曼纳海姆防线，理由为该防线“对两国发展和平睦邻关系不利”；签署一项互助条约。作为交换，苏联将割让两座自治市——里波拉与波拉亚维给芬兰，两者合计面积为5,529平方公里，为苏联对芬兰要求的2,761平方公里领土大上两倍，但这两个地方皆为仅有原始森林的尚未开发过的开发土地。
这样的条件，芬兰显然不可能答应，如果答应，等于芬兰就放弃了卡累利阿地峡的防御屏障，向苏俄大开国门。打个比方那就是把家里的防盗门的钥匙交给了强盗，强盗在任何时候想来你家里洗劫一番，随时就可以来。面对芬兰的拒绝，斯大林做出了动武的威胁。
就对芬兰的战争，赫鲁晓夫说过一段话，很能说明问题。赫鲁晓夫说：“只要我们将嗓门提高点，芬兰人就可能屈服。他们还不屈服，我们就再放一枪，芬兰人一定会举手投降……我们是这么认为，我们没有想到会发生战争，我们认为芬兰人会接受我们的要求，不会迫使我们进行战争……有人经常问，我们是否在法律上、道义上有权采取反对芬兰的行动？我们当然是没有法律权力的，但就道德而言，从我们的立场上出发，我们渴望保护自己就可以说明我们的行动是正当的。”
谈判破裂之后，苏俄开始在苏芬边境集结兵力，很快，就在苏芬边境调集了二十一个师，二千门大炮和二千五百余辆坦克，以及近千架飞机，四十五万军队。半个月后，1938年的9月26日，以梅列茨科夫为统帅，苏俄发起了对芬兰的进攻。对于苏俄进攻芬兰的行动，苏军声称其入侵并非是以战斗员的身份，而是作为朋友和解放者，解放被资产家和地主所迫害的芬兰人民，他们要对抗的是挟持芬兰人民、挑起战争的卡扬德-厄尔科政府。同日，莫斯科广播宣布“芬兰民主共和国”成立，该政权由内战后流亡到苏联的奥托威廉莫维奇库西宁所领导，实为听命于斯大林的傀儡政权。
受到攻击的芬兰向“国联”就苏联的侵略行为提出诉讼，随后“国联”召开临时理事会，并对苏联提出调停邀请，但苏俄方面却回应称“我国与芬兰并无处于交战状态。苏联和芬兰民主共和国之间和睦相处关系。芬兰民主共和国请求苏联援助以便“共同清除芬兰前统治者在芬兰建立的危险战争策源地”，由于我国和该政府之间保有关系，苏联和之前芬兰政府之间的关系已全部解除。”
这时候，国联的虚弱再次暴露出来，他除了通过将苏联开除的决议，并继续呼吁其他会员国援助芬兰之外，起不到任何的作用。而所有的成员国里，除了瑞典开始做国防动员之外，芬兰寄予厚望的英国和法国，却因为担心援助芬兰会引起苏俄与德国的关系更加接近而采取观望，另一个最有希望给予芬兰援助的国家德国，却已经在与苏俄签署互不侵犯条约时，将芬兰出卖了。德国不仅没有给芬兰提供援助，还把芬兰之前在德国和意大利订购的武器予以扣押，并且警告芬兰，不得让英法等国的军队在芬兰登陆，否则，德国将对芬兰宣战。
德国的表态，让芬兰绝望。因为德国的态度就是有英法军队登陆芬兰协助作战的话，德国也会协同苏俄向芬兰发起进攻。英法等国会派军队吗？看看法德边界他们的表现就知道了，波兰被德国和苏俄瓜分，英法虽然在嘴上宣战，却并没有任何实质性的行动。难道芬兰要变成第二个波兰吗？求人不如求己，让所有人都没想到的是，绝望的芬兰人决心依靠自己的力量，来应对苏俄的入侵。
让斯大林没有想到的，是芬兰的民众，对苏俄扶植的傀儡政权许诺的日后将银行国有化、引入8小时工作制、援助中小企业和解决失业问题等等，并没有兴趣，他们更相信傀儡政权会引入苏俄的监狱、集中营和大清洗。包括芬兰的共产党人在内，他们团结起来，摒弃成见一致对抗苏俄的入侵。仅仅三百七十万人口的芬兰，在短时间里，就组织起了一支三十四万人的军队和一支十万妇女组成的民兵后勤部队来应对苏俄的侵略。
芬兰从独立的那一天起，就始终认为苏俄将是芬兰最大也最危险的敌人。所以，在他们视为天然屏障的卡累利阿地峡地区，修筑了便捷的交通和坚固的防御工事。芬兰军队也常常在卡累利阿地峡地区进行各种防御演习，对这一地区的地形非常熟悉。面对苏俄军队的进攻，他们利用卡累利阿地峡的森林和沼泽地带，顽强阻击。
在战争的前两个月，苏俄军队并没有象他们预计的那样，受到人民的夹道欢迎，而是被填堵的水井，焚毁的房屋，埋设的地雷和诡雷的焦土政策。两个月里，在付出了约七万人的伤亡代价后，仅向芬兰境内推进不到八十公里。这是苏俄的最高统帅部在战前想不到的。不得不更换指挥官，用铁木辛哥替代梅列茨科夫出任最高指挥官。
弱小的芬兰在经过两个月的苦战之后，终于支撑不下去了。被德国扣押了新购买的军火，战前芬兰储备的军火已经消耗过半。虽然给予了苏俄军队以重创，但苏俄的援军还在陆续增加。芬兰的人口基数就只有三百七十万人，即便全民皆兵，也不过是三百七十万军队，相比人口上亿的苏俄，这点数量是微不足道的。无奈之下的芬兰，只能再次走向谈判桌。
打到这个时候，苏俄确实也不想再打下去，三个月的战争中，苏俄伤亡了三十七万余人，其中阵亡七万余人还有三万多人失踪。而芬兰才阵亡二万余人，四万多人受伤。这样的伤亡比例，如果战争再持续下去，代价也是苏俄所不能承受的。谈判的结果，自然是芬兰的割地，芬兰损失了11%的国土面积和12%的人口。
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