ارتش عراق پس از شکست در عملیات بیت المقدس و عقب‌نشینی سراسری خود، ارتفاعات مهم و سرکوب مرزی را در اختیار داشت و به این ترتیب چند شهر مرزی همچون مهران زیر دید و تیر دشمن بود.
ارتش عراق با استقرار نیروهای خودی روی ارتفاعات مرزی مهران، علاوه بر ایجاد تسلط بر این شهر، موفق شده بود با نیروی کمتری از منطقه بدره پدافند کند، حال آنکه عقب راندن دشمن از روی ارتفاعات مرزی، پدافند در دشت را به او تحمیل می‌کرد و در نتیجه نیروی بیشتری زمین گیر می‌شد.
با توجه به مختصات جغرافیایی منطقه و اهمیت استراتژیک آن، عملیات به‌ترتیب در 3 محور زالوآب و نمه‌کلان‌بو، دشت مهران و قلاویزان، به‌منظور تامین اهداف از پیش تعیین شده، طراحی شد. در این عملیات نیروی زمینی ارتش جمهوری اسلامی، با استعداد یک تیپ زرهی ( که در خط داشت ) و یک گردان نیروی پیاده و سپاه پاسداران انقلاب اسلامی، به استعداد 3 لشکر، 2 تیپ، یک تیپ منهای پیاده و یک تیپ زرهی، به‌صورت ادغامی وارد عمل شدند.
علاوه بر آزادسازی شهر مهران از زیر دید و تیر دشمن، ایجاد سهولت در برقراری ارتباط شهرهای دهلران – مهران و نیز ایلام – مهران و تحمیل خطوط پدافند به دشمن و کشاندن او از ارتفاعات به دشت از دیگر اهداف عملیات والفجر 3 بود. ساعت 11 شب عملیات با رمز یا فاطمه الزهرا آغاز شد. با شروع عملیات در محور شمالی، شب اول ارتفاعات نمه کلان‌بو تصرف شد.
در محور میانی ( دشت مهران ) از پاسگاه دوراجی تا فرخ‌آباد، با پشت سر گذاردن جاده مهران ـ ایلام، هدف‌ها تامین شد و سپس جهت پدافند خاکریز احداث شد،60 تن از نیروهای عراقی نیز به اسارت درآمدند. اما در محور جنوبی از آنجا که فرصت لازم برای احداث خاکریز از یال قلاویزان به سمت فیروزآباد و از آنجا به فرخ‌آباد، به دست نیامد، لذا اهداف این محور به‌طور 100درصد تامین نشد.
در محور شمالی، با توجه به اهمیت ارتفاعات زالوآب و کله‌قندی، به‌رغم اینکه کله‌قندی در محاصره نیروهای خودی قرار داشت، دشمن تلاش فراوان می‌کرد که به هر نحو که ممکن است کله‌قندی را از محاصره خارج کرده و روی آن استقرار یابد. بدین‌منظور دشمن نزدیک یک هفته به وسیله هلی‌کوپتر به نیروهای تحت محاصره خود با اسلینگ آذوقه و کمک می‌رساند. از سوی دیگر، دشمن یک گردان از نیروهای پیاده خود را به یکی از شیارهای پشت ارتفاعات منتقل کرده بود تا شب را در آنجا استراحت کنند و صبح با آغاز روشنایی هوا پاتک خود را با رعایت غافلگیری انجام دهند.
در این میان، نیروهای شناسایی به‌طور غیرمنتظره با حضور نیروهای عراقی در داخل شیار مواجه می‌شوند که بلافاصله موضوع به اطلاع یکی از یگان‌های سپاه می‌رسد و شیارها زیر آتش شدید خمپاره قرار می‌گیرند که در نتیجه، از نیروهای دشمن جز تعدادی انگشت شمار، جان سالم به در نبرده، تماماً در داخل شیار به هلاکت می‌رسند.
دشمن در ارتفاعات زالوآب و کله قندی، ضمن تحمل 11 روز محاصره مقاومت سختی کرد، بدان امید که با تقویت نیروهایش در سایر محورها بتواند تک نیروهای خودی را متوقف سازد، اما در سحرگاه 18 مرداد، شهید حاج محمد ابراهیم همت، فرمانده لشگر 27 حضرت رسول(ص) با 2 گردان از نیروهای مخصوص و زبده خود وارد عمل شد و مقاومت عراقی‌ها را در هم شکست و بدین ترتیب این ارتفاعات نیز از حضور دشمن کاملا پاکسازی شد.
در این عملیات، یک فروند هواپیما، 3 فروند هلی‌کوپتر، 10 انبار مهمات 3 دستگاه لودر و بلدوزر، 16 قبضه خمپاره‌انداز، 60 قبضه تیربار، 33 دستگاه خودرو، همچنین بیش از 70 دستگاه تانک و نفربر از دشمن منهدم شد. در میان غنائم، 15 دستگاه خودرو 5 دستگاه لودر و بلدوزر، 16قبضه خمپاره‌انداز، 3 دستگاه تانک، بیش از 1800 قبضه تیربار، بیش از 51 قبضه خمپاره 80 و 120 و مقادیر قابل توجهی سلاح و تجهیزات انفرادی به چشم می‌خورد. همچنین5هزار نفر از نیروهای دشمن کشته و زخمی شده و 509 نفر به اسارت درآمدند.
