Tego samego dnia pod parlamentem w Wilnie zebrał się podburzany przez komunistów z Komitetu Ocalenia Narodowego tłum protestujących. Wykorzystano przy tym niezadowolenie ludności z wywołanych sztucznie przez Moskwę podwyżek cen żywności. Doszło wtedy do przepychanek z broniącymi parlamentu zwolennikami opozycji. Kremlowska propaganda wykorzystała nagrania z dramatycznych zamieszek do pokazania, że sytuacja w Litewskiej SRR jest niestabilna i republika wymaga pilnej interwencji wojskowej, w celu ponownego zaprowadzenia w niej bezpieczeństwa i porządku.

8 stycznia do Wilna wjechało ponad 100 radzieckich pojazdów pancernych lokalnego garnizonu. Oddziały wojska urządziły demonstrację siły, a także zaczęły zabezpieczać dostęp do kluczowych obiektów w mieście. Rozpoczęły się również uliczne łapanki, a patrole żołnierzy zatrzymywały przypadkowych pieszych i samochody, poszukując młodych osób unikających służby wojskowej.

Od rana 9 stycznia nad Wilnem zaczęły krążyć radzieckie śmigłowce wojskowe, które zrzucały ulotki głoszące, że litewski parlament i rząd doprowadzą ludność republiki do zguby. Tego samego dnia na lotnisko w Wilnie samolotami transportowymi Ił-76 zaczęły przybywać radzieckie posiłki w postaci sił specjalnych KGB i spadochroniarzy w bojowych wozach desantu BMD. Spiker radiowy poprosił wówczas, aby ludzie zgromadzili się wokół wieży radiowo-telewizyjnej i innych obiektów rządowych, którym groziło przejęcie przez radzieckie wojsko. Podkreślano by nie walczyć z "okupantami", jak wówczas nazywano radzieckich żołnierzy. Litwie potrzebny był tylko symboliczny bierny opór, który miał skupić uwagę całego świata.

10 stycznia Gorbaczow zwrócił się do litewskiej Rady Najwyższej z ostatecznym żądaniem niezwłocznego przywrócenia na terenie republiki konstytucji ZSRR i uchylenia wszystkich uchwalonych wcześniej niekonstytucyjnych aktów. To już było ultimatum!

11 stycznia radzieckie oddziały podczas zajmowania Gmachu Prasy w Wilnie po raz pierwszy użyły broni palnej, przy czym postrzelono trzy osoby. Kilka innych osób zostało pobitych i poważnie poturbowanych. Do końca dnia 12 stycznia praktycznie ostatnimi ważnymi obiektami w rękach litewskiej opozycji były gmach parlamentu, budynek Komitetu Radia i Telewizji (studio radia i telewizji oraz siedziba najważniejszych redakcji) oraz wieża radiowo-telewizyjna z nadajnikami.

O godzinie 1.25 w nocy z 12 na 13 stycznia rozpoczął się szturm oddziałów radzieckich na wieżę. Przeciwko blokującym wejście bezbronnym cywilom użyto pojazdów pancernych i ostrej amunicji. Początkowo strzelano w nad głowami i w ziemię, ale gdy to nie pomogło, w rozproszeniu tłumu zaczęto celować do ludzi. Czołgi przedarły się przez barykadę z samochodów i naparły na tłum zwolenników niepodległości, rozjeżdżając na śmierć trzech demonstrantów. W efekcie całego starcia zginęło 14 osób cywilnych (13 na miejscu a jedna zmarła po miesiącu w szpitalu). Poważnie rannych zostało około 700 osób, w tym 52 miały rany postrzałowe. Opanowanie sytuacji wokół wieży przez wojska radzieckie zajęło dwie godziny.

Około 2.00 w nocy nastąpił szturm na budynek Komitetu Radia i Telewizji. Ogień maszynowy z wozów bojowych i broni indywidualnej skierowano w ogólnym kierunku okien i wejścia do budynku, w celu wywołania strachu i paniki, nie bacząc jednak, że ktoś mógłby zostać trafiony. Samo zajęcie budynku poszło dość sprawnie. Najpierw o godzinie 2.10 zajęto studio radiowe, w którym cały czas relacjonowano przebieg szturmu, głos spikera donosił: "W naszym budynku znajdują się już wojska desantowe, ale jeszcze żyjemy, jeszcze mówimy." Podobnie było w studio telewizyjnym, gdzie do ostatniej chwili prowadzona była transmisja na żywo. Ostatnie sekundy zarejestrowanego obrazu pokazują radzieckich żołnierzy zajmujących korytarze prowadzące do studia. O godzinie 2.20 także ta transmisja zamilkła.

W trakcie ataku na budynek Komitetu Radia i Telewizji zginęła tylko jedna osoba, lecz tym razem po stronie wojsk radzieckich. Był to oficer KGB, który otrzymał śmiertelny strzał w plecy z bliskiej odległości, przy czym pocisk przeszedł pomiędzy twardymi wkładami kamizelki kuloodpornej. Litewskie dochodzenie wykazało potem, że podczas chaotycznej strzelaniny oficer ten wszedł przypadkowo na linię ognia własnych żołnierzy (również tutaj obrońcy nie mieli broni palnej).

Szturm parlamentu nie odbył się, z uwagi na fakt, że ufortyfikowanego prowizorycznie budynku broniło tej nocy około 20 tys. demonstrantów. Ponadto nieliczna część osób przyniosła ze sobą broń palną, głównie myśliwską. Kiedy do zgromadzonych dotarły wieści o masakrze pod wieżą determinacja wśród obrońców parlamentu tylko wrosła – do rana ich liczba sięgnęła 50 tys. Wojska radzieckie za to nadal zajmowały pomniejsze obiekty na pozostałym terytorium republiki. Parlament w końcu zostawiono w spokoju, a 20 stycznia spadochroniarze i żołnierze Alfy zaczęli opuszczać Wilno. Opozycji udało się też przywrócić dialog z Moskwą, dokąd wyjechała litewska grupa negocjacyjna.

Tymczasem już 9 lutego odbyło się referendum dotyczące niepodległości Litwy. W głosowaniu wzięło udział 84 proc. mieszkańców, z których ponad 90 proc. opowiedziało się za niepodległością. 12 lutego niepodległość Litwy jako pierwsze państwo uznała Islandia. Rada Republik Rady Najwyższej ZSRR uznała niepodległość Litwy dopiero 6 września 1991 roku, a więc krótko po stłumieniu moskiewskiego puczu twardogłowych komunistów pod przewodnictwem gen. Janajewa.

Dwaj przywódcy proradzieckiego tzw. Komitetu Ocalenia Narodowego, Mykolas Burokevicius i Juozas Jermalavičius schronili się na Białorusi, gdzie w 1994 r. zostali zatrzymani i wydani Litwie. Otrzymali wyroki po 12 i 8 lat więzienia. W sprawie 64 innych oskarżonych, których nie udało się schwytać, w 2019 r. wydano wyroki zaoczne. Gorbaczowa z masakry nie rozliczył nikt – do końca życia twierdził, że to ktoś na miejscu podjął samodzielną decyzję o krwawym szturmie, a on sam fatalnej nocy smacznie spał i wyrażał żal, że nikt go nie obudził... Jednak to właśnie Gorbaczow 10 i 11 stycznia odmówił rozmowy telefonicznej z przywódcami litewskiej republiki, którzy chcieli negocjować warunki tuż po otrzymaniu ultimatum. Wtedy akurat, jak usłyszeli Litwini, nie wolno mu było przeszkadzać, bo "jest zajęty i je obiad".

Dramatyczne wydarzenia na Litwie, jak też podobne wypadki z 20 stycznia w stolicy sąsiedniej Łotwy (gdzie zginęło pięć osób), były skutkiem krótkotrwałego sojuszu Gorbaczowa z frakcją twardogłowych siłowników. Gorbaczow miał wówczas jeszcze nadzieję, że pokazowa interwencja zbrojna wobec małej i słabej republiki przyniesie stabilizację i utrzyma integralność ZSRR, który on zreformuje jako całość. Jednak rozpad imperium już się zaczął i nie można go było powstrzymać żadną siłą.