Войска Воронежского фронта продолжали продвигаться к Курску, Белгороду и Харькову. На харьковском направлении успешно действовала челябинская 96-я танковая бригада.
3-я ударная армия Калининского фронта устроила гитлеровцам «маленький Сталинград» — она взяла в кольцо оборонявшую район Великих Лук многотысячную группировку противника и уничтожила ее. Большую роль в разгроме врага сыграла южноуральская 381-я стрелковая дивизия. В ночь на 25 ноября 1942 года 1259-й и 1261-й стрелковый полки обошли город с севера по лесисто-болотистой местности, которую немцы считали непроходимой. Отразив вражеские контратаки, 1259-й полк подполковника Н. С. Мысина с учебным батальоном перерезал железную дорогу Великие Луки — Новосокольники и соединился с передовыми подразделениями 357-й стрелковой дивизии, обходившими город с юга. 1261-й полк майора
С. Я. Савичева тем временем пробился к северо-западной окраине Великих Лук. Прорыву дивизии в тыл врага помогло то, что перед наступлением разведгруппа 1263-го стрелкового полка во главе с сержантом В. Т. Рубченковым подорвала курсировавший по железнодорожной ветке вдоль линии фронта немецкий бронепоезд и захватила пленных, давших ценные показания об организации немецкой обороны.
1259-й стрелковый полк продолжал продвигаться на запад. При поддержке танков он прорвался к окраинам Новосокольников. Гитлер, находившийся в это время в своей ставке в Восточной Пруссии, панически реагировал на события в районе Великих Лук — ведь наступавшие здесь советские войска были ближе всех к границам Германии. Он приказал коменданту окруженного гарнизона подполковнику фон Зассу держаться до последнего солдата и направил к Новосокольникам 8-ю танковую дивизию и другие соединения с целью деблокады попавших в западню частей.
Сильный удар обрушился на 1259-й стрелковый полк, но его воины устояли. Тогда гитлеровцы прорвались на других участках. Командарм К. Н. Галицкий велел командиру 381-й стрелковой дивизии полковнику Б. С. Маслову выдвинуть в этот район все находившиеся в его подчинении части. В течение всего декабря южноуральцы отбивали яростные атаки гитлеровцев, рвавшихся к Великим Лукам. Немецким танкам не раз удавалось прорваться к городу, но воины 381-й стрелковой вместе с подошедшими резервами отбрасывали их.
Тем временем другие соединения сжимали кольцо вокруг окруженной группировки. В штурме Великих Лук участвовала и сформированная в Челябинской области 249-я эстонская стрелковая дивизия. 16 января 1943 года подразделения эстонцев блокировали железобетонный бункер, в котором засел фон Засс со своим штабом. На предложение сдаться гитлеровцы ответили огнем. Тогда командир выделенной для пленения штаба оперативной группы Э. Лемминг приказал саперам взорвать на крыше бункера 200-килограммовый заряд. Это не подействовало. Лишь после того, как взорвали заряд в 750 килограммов и крыша бункера треснула, фон Засс и другие офицеры капитулировали. Но и после этого бои в городе продолжались. Последние группы гитлеровцев были уничтожены или пленены 17 января.
Воины соединений и частей, участвовавших в Великолукской операции, были удостоены благодарности Верховного Главнокомандующего. Особенно отличившийся в боях 1259-й стрелковый полк 381-й дивизии был награжден орденом Красного Знамени.
Одновременно с 3-й ударной армией перешла в наступление 41-я армия Калининского фронта. Она нанесла удар из района южнее города Белого на восток в направлении Сычевки с целью окружить ржевско-оленинскую группировку противника. Решительно действовали воины сформированной в Челябинской области 37-й механизированной бригады под командованием подполковника Н. М. Шанаурина. Введенная в прорыв бригада только 27 ноября 1942 года освободила десять деревень, разгромила немецкий танковый полк. На следующий день группа бойцов во главе с Н. Ф. Ивановым пробилась к железнодорожной станции Никитинка. На путях стояли вагоны с боеприпасами, продовольствием, снаряжением. Гитлеровцы намеревались угнать вагоны, но наши воины вывели их из строя. Дружной атакой станция была взята, захвачены богатые трофеи. Трофеи пригодились, когда фашистское командование, подбросив в этот район крупные резервы, отрезало наши прорвавшиеся части от главных частей 41-й армии. По приказу Ставки окруженные вырвались из кольца, при этом снова отличилась 37-я мехбригада.