До вечера 2 марта 1943 года в Ржеве оставались немецкие арьергардные части, они и взорвали в городе мост через Волгу. Надо признать, что отход основной массы войск противника в конкретных местах соприкосновения для наших был до последнего дня неведом. Немцы удачно симулировали сильную оборону быстрым изменением позиций немногочисленных частей, ввели в заблуждение наших командиров. Во все книги и исследования вошёл следующий эпизод, впервые введённый в печать писательницей Еленой Ржевской: «Командующий 30А В.Я. Колпакчи, получив разведывательные данные об отходе немецко-фашистских войск, долго не решался отдать приказ о переходе армии в наступление. О Ржев столько раз разбивалось наше наступление, и сейчас, после победы в Сталинграде, когда всё внимание Москвы приковано сюда, он не мог просчитаться и медлил. Ему нужны были гарантии, что на этот раз заговорённый Ржев поддастся, будет взят... Всё разрешилось ночным звонком Сталина. Он позвонил и спросил у командарма, скоро ли тот возьмёт Ржев... И командарм (легко вообразить его волнение и дрожь торжественности в голосе, и подавляемый страх, и взлёт готовности) ответил: «Товарищ Главнокомандующий, завтра же буду докладывать вам из Ржева» — и двинул войска».
Приказ перейти в наступление был получен в 14 часов 30 минут 2 марта 1943 года, войскам предписывалось не выталкивать противника, но, применяя обходной маневр, выходить в его тылы и отрезать пути отступления.
Первыми начали: 39-я армия — из района Молодого Туда в направлении восточнее Оленина; 22-я армия — из района западнее Оленина в направлении восточнее Белого; 30-я армия — с западных рубежей Ржева в направлении западнее Сычёвки и далее на Холм-Жирковский; 31-я армия — с рубежей на реке Вазуза в направлении на Осугу и далее на Сычёвку; 5-я армия ударила в направлении на Гжатск (ныне Гагарин). Их действия поддерживали с воздуха 1-я и 3-я воздушные армии. Весенняя распутица, сложный рельеф лесисто-болотистых территорий, хорошо оборудованная и организованная оборона немцев позволили нашим войскам продвигаться лишь по 6—7 км в сутки, они не смогли совершать обходные маневры и отрезать пути отхода немцев.
«В ночь на 3 марта снегопад прекратился, небо очистилось от облаков, усиливался мороз. В Ржеве в различных местах вспыхивали пожары, слышны были редкие выстрелы, сильные взрывы, около 11 часов ночи на отдельных участках немцы открывали ураганный артиллерийский огонь», — пишут ржевские историки.
К 16 часам 3 марта, то есть через сутки после начала наступления, город был очищен от оккупантов. Печальное зрелище являл собой некогда 58-тысячный Ржев: всё лежало в руинах, кругом воронки, сгоревшие дома, проволочные и противотанковые заграждения, разбитая техника, трупы горожан и немцев и тишина запустения... Это не преувеличение: в городе на первый митинг пришло всё его население — 250 человек. Остальных немцы либо расстреляли, либо угнали в Германию, либо люди сами погибали под обстрелом артиллерии обеих сторон и под бомбёжкой немецкой и нашей авиации, либо умерли с голоду. Часть сумела ещё до боёв уйти в эвакуацию, много умерло на непосильных работах на оборонительных немецких рубежах.
Уходя из Ржева, немцы 1 марта согнали в Покровскую старообрядческую церковь на улице Калинина почти всех оставшихся жителей — 248 женщин, стариков и детей, заперли их и заминировали здание. И быть бы страшной беде, если бы не воины 274-й стрелковой дивизии: их тяжёлые миномёты нанесли удар по подвалу в 200 метрах от церкви, где сидели фашисты с «адской машинкой» и которым пришёл конец. 3 марта люди были высвобождены, казалось, с того света. Сам Ржев представлял из себя сплошное минное поле, и долго ещё сапёры работали на разминировании, делая проходы и выставляя таблички «Проверено. Мин нет». Города фактически не стало, из 5443 жилых домов уцелели 297 зданий, разрушена вся промышленная и социальная инфраструктура. Ржев за 17 месяцев пережил ад.
Считается, что Ржевская битва почти закончилась 3 марта взятием оставленного немцами Ржева. Но это условная дата, ибо наступление наших войск продолжалось, впереди было ещё больше месяца боёв на Ржевско-Вяземском выступе. Ржевско-Вяземская операция завершилась 31 марта, эту дату и принято считать концом Ржевской битвы. 5 марта наши взяли Гжатск, 8 марта — Сычёвку, 10 марта — Белый, 12 марта — Вязьму. Погибло более 138 тысяч бойцов и командиров. «Я в отчаянии хотел было застрелиться, считая себя виновным в небывалой потере людей, но я узнал, что у моих соседей положение было не лучше, чем у меня. Это и вывело меня из шокового состояния», — вспоминал командир роты А.И. Васильев из 215-й стрелковой дивизии: в середине марта 1943 года из 80 человек в роте осталось шестеро!