Избегая лобовых ударов, обходя опорные пункты, ударная группировка армии Еременко продвигалась вдоль железной дороги на Андреаполь, Торопец. 332-я стрелковая дивизия имени М.В. Фрунзе под командованием полковника С.А. Князькова вскоре повернула на юг, к станции Западная Двина, расположенной на другой, почти параллельной первой, железной дороге. 249-я дивизия наступала в прежнем направлении. Активную помощь войскам оказывали партизаны. Они разрушали рокадные дороги в тылу у немцев, прикрывали фланги отдельных частей, а также выполняли роль передовых отрядов.

С 13 по 15 января бои велись в районе Величко, Лучи, станции Охват. Германское командование, обеспокоенное быстрым продвижением 4-й ударной армии, попыталось остановить ее, введя в бой свежие силы. Прорыв должна была закрыть прибывшая из Франции 81-я пехотная дивизия. Однако на этот раз сами немцы сработали поспешно и неграмотно: дивизия вводилась в бой с ходу, по частям, на широком фронте, что заранее предопределило ее поражение. Кроме того, и командование 81-й пехотной дивизии, и все ее солдаты и офицеры, оказавшись в условиях, столь резко отличных от Западного театра военных действий, притом без зимнего обмундирования, «растеряли многие качества, которые в сумме своей определяют боеспособность войск». В первых же столкновениях ее 189-й полк и два отдельных батальона были разбиты частями 249-й и 332-й стрелковых дивизий.

В ночь на 15 января дивизия Тарасова вышла к Адреанополю, окружив его с трех сторон. Утром к городу подтянулись артиллерия и танки. После полуторачасовой артподготовки советские части начали атаку. Германский гарнизон состоял из пехотного полка, саперного батальона и батальона связи 81-й пехотной дивизии, а также отдельных подразделений 253-й дивизии. Немцы в течение двух дней оказывали упорное сопротивление, но к исходу 16 января были разгромлены. В Адреанополе была захвачена крупная база снабжения группы армий «Север», склады с продовольствием и фуражом.

Таким образом, наступление главных сил 4-й ударной армии развивалось успешно. 249-я стрелковая дивизия в хорошем темпе продвигалась к Торопцу, 332-я — к станции Западная Двина. Этого, правда, нельзя было сказать о фланговых группировках.

Правофланговая 360-я стрелковая дивизия генерала И.М. Кузнецова, направленная «прорываться» через леса и болота, этим и занималась, полностью потеряв взаимодействие с главными силами. Во втором эшелоне за ней следовала 51-я стрелковая бригада полковника Н.А.Федорова. Сопровождавшие их 171-й танковый батальон, на две трети укомплектованный английскими «матильдами» и «валентайнами» и не имевший ни одной широкогусеничной «тридцатьчетверки», гаубичный и гвардейский минометный дивизионы не смогли преодолеть снежных заносов, быстро израсходовали горючее и встали. Позднее их перебросили на направление главного удара, а пехота по пояс в снегу продолжала выполнять указания товарища Булганина: двигалась вперед, прокладывая дорогу в сплошном лесу, валя вручную деревья, утаптывая снег и перетаскивая на себе боевую технику. Чтобы проложить пути для двух маршевых колонн, приходилось рубить до 1000 деревьев на 1 км. По таким «путям», естественно, невозможно было организовать нормальный подвоз продовольствия. Его и не организовывали, и «наши части… терпя лишения, шли вперед и снабжались теми запасами, которые удавалось отбить у противника». Противника в этой глуши было совсем немного, запасов — тоже. Этот беспримерный марш имел глубокое оперативно-тактическое обоснование, он «…в случае неудачи на центральном направлении обеспечивал общий успех прорыва (!?), выводя крупные силы (?) в глубокий тыл оборонительной полосы гитлеровцев».

На левом крыле 334-я дивизия генерала Н.М. Мищенко и 21-я стрелковая бригада ввязались в затяжные бои и сильно отстали. Кроме того, немцы непрерывно атаковали их во фланг из района Селижарово. Еременко также признает, что: «Объективные трудности действий на этом участке усугублялись тем, что командование дивизии не могло отрешиться от стремления брать опорные пункты в лоб без тщательной разведки и надлежащей организации боя». Еще левее 22-я армия вела бои с селижаровской группировкой противника. 4-я ударная прошла 70 км и вырвалась вперед, все больше сил выделяя на обеспечение своих флангов, — в сражение была введена 358-я стрелковая дивизия из резерва командарма.

Следующей целью стал Торопец. Город, где размещалась вторая крупная база снабжения группы армий «Север», обороняли части 253-й пехотной дивизии, полевой жандармерии и полиции, полк ПТО — всего около 2500 человек. Генерал Тарасов получил специальный приказ: вести свои полки лесами и скрытно подойти к городу, чтобы внезапно ворваться в район товарной станции, захватить продовольственные склады и удерживать их любой ценой. Как пишет Еременко: «Для нас в то время продовольствие имело первостепенное значение. Снабжение на Северо–Западном фронте было организовано плохо. В этих условиях возможность получить продовольствие… являлась для армии просто кладом. И мы не выпустили этот клад из наших рук». Еременко вел свою голодную армию к Торопцу, прямо как генерал Бонапарт своих оборванцев в цветущую Италию.

С утра 20 января части 249-й стрелковой дивизии внезапно для противника ворвались в город, и ее 917-й полк к 14 часам овладел товарной станцией, депо и складами. Опомнившись, немцы контратаками выбили русских со станции, но склады наш героический полк не отдал! Взять город с ходу, правда, не удалось. Войска 4-й ударной произвели перегруппировку сил. Из тыла подошли 48-я и 39-я стрелковые бригады. Объявилась наконец 360-я стрелковая дивизия; она, преодолев за двенадцать дней 135 км, вышла из лесов и болот с большими потерями в технике, почти без артиллерии и боеприпасов, и заняла позиции северо-западнее Торопца. Одновременно специальный отряд лыжников был выслан для захвата станции Старая Торопа с тем, чтобы перерезать железную дорогу Великие Луки–Торопец и перехватить пути отхода противника на юго-запад и на юг.

21 января, после двухдневных боев, Торопец был освобожден. В качестве трофеев советским войскам достались 720 автомашин (штаб армии оснастился немецкими мотоциклами и вездеходами), 450 тысяч снарядов, большие склады горюче-смазочных материалов, до 40 складов с продовольствием. Еременко неоднократно указывает, что последнее обстоятельство для его войск было «самым главным»: «Эти продовольственные склады мы превратили в свои армейские. Их запасами армия питалась в течение месяца… Нас выручало лишь то, что мы захватили большие продовольственные и другие склады противника и по-хозяйски их расходовали… Можно прямо сказать, что материальное обеспечение армии, особенно продовольствием, а частично и горючим и даже боеприпасами, производилось за счет противника».

334-я дивизия полковника Мищенко вела в это время упорные бои на подступах к поселку и железнодорожной станции Нелидово, стимулом ее бойцам служило донесение разведки об обнаружении на станции эшелонов с продовольствием.

Под Торопцом впервые довольно активно действовала германская авиация; 20 января во время проведения рекогносцировки перед штурмом генерал Еременко получил здесь от немецкого пилота пулю, перебившую голень правой ноги. Командарма пришлось отправить на командный пункт. В госпиталь он ехать отказался и продолжал управлять войсками с носилок, о чем сам скромно рассказывает: «В течение 23 дней, то есть до полного выполнения задачи, поставленной Ставкой, мне пришлось командовать войсками с носилок, с перебитой ногой, положенной в гипс. Эти 23 дня стоили, наверняка, нескольких лет жизни. Кроме физических страданий, я и морально пережил немало, прежде всего потому, что из-за своей неподвижности не мог бывать в войсках («не мог бить в морду командиров соединений»? — Авт.)… Однако должен сказать, что эти невзгоды и переживания не сломили моей воли, я стремился твердо и уверенно руководить войсками».