К 21 января 4-я ударная армия на направлении главного удара продвинулась на 140–150 км и заняла рубеж Старая Торопа, Западная Двина, перерезав железную дорогу Великие Луки–Ржев, являвшуюся важной коммуникацией ржевской и оленинской группировок противника.

Таким образом, в ходе двухнедельных боев войска левого крыла Северо–Западного фронта, глубоко вклинившись в немецкую оборону на стыке групп армий «Север» и «Центр», нарушили оперативное взаимодействие между ними и обошли с запада ржевско-вяземскую группировку.

В связи с тем, что фронт генерала Курочкина вел наступление на двух расходящихся направлениях, а его южная ударная группировка решала общие с Калининским фронтом задачи, Ставка 22 января передала обе ударные армии в подчинение генералу Коневу. Новый командующий потребовал более энергичного наступления с тем, чтобы выйти в глубокий тыл и перерезать коммуникации группы армий «Центр», не дать войскам Клюге отойти на тыловые оборонительные рубежи и создать условия для уничтожения всей германской группировки. Задача 3-й ударной армии фактически оставалась прежней — взять Холм, овладеть Великими Луками и продвигаться на Витебск. Правофланговые части по-прежнему бились за Ватолино, Молвотицы.

Соединения генерала Пуркаева за третью декаду продвинулись в юго-западном направлении еще на 120 км и к 30 января подошли к Великим Лукам, разгромив по дороге 323-й пехотный полк 218-й дивизии. Однако в дальнейшем 257-я стрелковая дивизия полковника A.A. Дьяконова и 31-я стрелковая бригада натолкнулись на ожесточенное сопротивление противника. Немцы имели в районе Великих Лук свежую 83-ю пехотную дивизию, части 403-й охранной дивизии и несколько отдельных частей под общим руководством штаба 59-го армейского корпуса. В начале февраля сюда дополнительно были переброшены 330-я и 205-я пехотные дивизии.

Понеся значительные потери, войска левого фланга 3-й ударной армии остановились и в первых числах февраля перешли к обороне.

33-я стрелковая дивизия в течение десяти суток вела бои за Холм. 23 января в помощь к ней прибыл 146-й танковый батальон, имевший в своем составе две «тридцатьчетверки» и 11 танков Т-60, а также три установки РС. Дивизия, несмотря на нехватку боеприпасов и ощутимые потери в людях, продолжала штурмовать восточную часть Холма и одновременно отражала атаки 386-го полка 218-й германской пехотной дивизии, рвавшегося на помощь гарнизону. 27 января немцы обошли город с севера и отбили его западную часть. Дальнейшее их продвижение удалось остановить только 31 января в 10–15 км юго-западнее Холма с помощью подошедшей из второго эшелона 45-й стрелковой бригады. К этому времени дивизия Макарьева из-за понесенных потерь не в состоянии была вести активные боевые действия; в полках оставалось по 200–300 человек. Поэтому 1 февраля советские войска и на холмском направлении перешли к обороне.

Армия Пуркаева растянулась по фронту более чем на 200 км и исчерпала свои наступательные возможности.

4-я ударная армия должна была наступать в общем направлении на Велиж, Рудню.

Наступление продолжалось без всякой паузы. Дивизии не успели восполнить понесенные потери, сильно растянулись тыловые коммуникации. Это вместе с нехваткой транспорта, бездорожьем и продолжавшимися снегопадами весьма отрицательно сказывалось на снабжении войск. От Конева армия не получила ничего, кроме указаний.

«Нам предстояло преодолеть оборону противника, состоявшую из опорных пунктов, — вспоминает генерал Хлебников. — Они перекрывали те немногие дороги, которые оставались еще проходимыми. При глубоком снежном покрове обойти такой опорный пункт сколь-нибудь значительными силами было очень трудно, так как артиллерия тотчас застревала в сугробах, а части, совершившие обход, лишались регулярного снабжения и практически превращались в легкие рейдовые группы. Конечно же, такими силами, лишенными артиллерийской поддержки, с ограниченным запасом продовольствия, фуража и боеприпасов, редко удавалось выполнить серьезную боевую задачу. Вот почему, начав наступление, мы были вынуждены ввязываться в бои за опорные пункты, терять время и силы, чтобы выбить эти пробки, мешавшие нам двигаться по дорогам».

Командиры советских частей упорно сражались за отдельные деревни не потому, что все они были совсем уж профанами в военном деле. В зимнюю стужу населенные пункты, по выражению Еременко, обладали «притягательной силой». Наночевавшись за две недели боев (не считая «тренировок») в снегу или «утепленных» шалашах, войскам хотелось получить хоть краткую передышку, хоть какой-то человеческий отдых. При этом надеялись, что удастся удар с ходу. Когда этого не получалось, ввязывались в затяжные бои. В результате штурм села Ильино занял двое суток, Кресты — трое. Это позволило германскому командованию выиграть время, перебросить резервы и сильно укрепить Велиж. Под этим городом завязались ожесточенные, продолжительные бои.

На левом фланге армии 334-я дивизия полковника Мищенко утром 25 января при содействии партизан овладела Нелидовом. 332-я стрелковая дивизия, блокировав город Демидов, продвинулась в район Рудни, но взять этот населенный пункт и перерезать железную дорогу Смоленск–Витебск ей не удалось.

Главную роль в наступлении на Велиж, Рудню играли 360-я и 358-я стрелковые дивизии. Дивизия генерала Тарасова, обойдя 29 января стороной Велиж, а затем и Сураж, вырвалась далеко вперед и 3 февраля вышла на подступы к Витебску. Чтобы избежать бомбардировок вражеской авиации, дивизия продвигалась по ночам. На специально приспособленных санях везли с собой десять 45-мм пушек и восемь 82-мм минометов. Этими средствами и ограничивалась огневая поддержка стрелковых полков. Вся полковая и дивизионная артиллерия, а также 141-й танковый батальон остались далеко в тылу, застряв на занесенных снегом дорогах.

Отсутствие артиллерии и танков не позволило успешно завершить дерзкий бросок. На подступах к Витебску, у села Тетерки, две пехотные дивизии противника со всей своей артиллерией предприняли ряд ожесточенных контратак. Связи со штабом 4-й ударной армии генерал Тарасов не имел, поэтому принял решение отступить. 249-я стрелковая дивизия, в которой оставалось 1400 штыков, отошла к Велижу, где включилась в бои, которые вели за этот город главные силы армии.

В первых числах декабря, выйдя на рубеж Усвяты, Велиж, Демидов, 4-я ударная армия дальше продвинуться не смогла, хотя общая численность германских войск на этом рубеже оценивалась не более 7000 человек. Сопротивление противника все усиливалось, и выбить его из Велижа и Демидова не удалось, несмотря на неоднократные попытки. Армия прошла дорогами наступления свыше 250 км, части нуждались в отдыхе и пополнении. Из-за снежных заносов и отсутствия горючего далеко в тылу остались танки, тяжелая артиллерия и трофейные склады. Соседи справа и слева отставали на 100 км. Большие потери были понесены в технике, в основном по причине поломок на бездорожье. Резервов тоже не было. Поэтому все усилия войск ощутимых результатов не давали.

Против 3-й и 4-й ударных армий немцы выдвинули в январе-феврале дополнительно свежие четыре пехотные дивизии, прибывшие из Западной Европы, и к началу февраля остановили их продвижение. Растянувшиеся на фронте около 300 км советские войска не смогли преодолеть возросшее сопротивление противника и перешли к обороне на достигнутых рубежах. Бои за Холм и Велиж систематически возобновлялись до конца мая, но каждый раз безуспешно.