En fin de compte, couvert par de Gaulle mais sans l'autorisation d'Eisenhower, commandant en chef des troupes alliées, il ordonne à un détachement commandé par le colonel de Guillebon de foncer vers Rambouillet (21 août) : cette avant-garde n'entrera dans Paris - où l'insurrection populaire est en marche - que si l'ennemi s'en retire. Mais le même jour, de Gaulle annonce à Eisenhower qu'il a pris deux décisions : il autorise Leclerc à marcher sur Paris ; il nomme Kœnig gouverneur militaire de la capitale. Le 23 août, à Rambouillet, il fixe avec Leclerc les grandes lignes des opérations qui seront engagées dès l'aube du 24 août. Les troupes allemandes ont commencé à évacuer Paris, mais ils tiennent encore solidement de nombreuses positions et les accrochages sont sanglants. Dans la soirée du 24, à la Croix de Berny, Leclerc ordonne au capitaine Dronne de "filer immédiatement au cœur de Paris". Le détachement (trois chars, une quinzaine de véhicules) entre dans la capitale par la porte d'Italie, vers 20 heures 45 ; une demi-heure plus tard, il arrive en vue de l'Hôtel de Ville.

Le 25, de Gaulle quitte Rambouillet, il entre à Paris par la porte d'Orléans ; à 16 heures, il retrouve Leclerc à la gare Montparnasse, où il installe son PC provisoire. Trois groupements de la 2e DB sont arrivés dans la matinée, suivis d'une division américaine. En début d'après-midi, le colonel de Langlade obtient la reddition des services du commandement allemand, à l'Hôtel Majestic. Une heure plus tard, Leclerc lui-même * reçoit la reddition du général von Choltitz, commandant le Gross Paris. Après avoir participé au défilé de la victoire sur les Champs-Elysées, le 26 août, Leclerc achève de pourchasser les troupes allemandes cantonnées dans la banlieue nord (Le Bourget, Stains, Pierrefitte) et porte un coup d'arrêt définitif à la contre-attaque envisagée par l'ennemi.