С утра 11 августа после получасовой артиллерийской подготовки возобновилось наступление 20-й армии на Карманово. Преодолевая сопротивление войск противника, занимавших укрепленный район, и отражая многочисленные контратаки пехоты, усиленной танками, войска 20-й армии, наступавшие в течение дня, продвинулись на 2—5 км. 8-й танковый корпус с оперативно подчиненной командиру корпуса 415-й стрелковой дивизией прорвал оборону частей 2-й танковой дивизии противника, овладел Ельней и завязал бои за Сабурово.

В течение 11—18 августа 1942 года войска 20-й армии и 8-го танкового корпуса медленно «прогрызали» оборону Карманово. Наступавшие на Карманово с запада, севера и северо-востока войска 20-й армии ежедневно приближались к нему на 1—2 км.

18 августа 20-я армия получила задачу: после очищения района Карманово тремя усиленными стрелковыми дивизиями подготовить к 1 сентября с плацдарма за рекой Гжать, юго-западнее Карманово, прорыв обороны противника и обеспечить ввод в прорыв подвижной группы. Подвижной группе генерал-лейтенанта А.А.Тюрина в составе 8-го танкового корпуса и 2-го гвардейского кавалерийского корпуса, усиленной двумя танковыми бригадами, артиллерией и инженерными частями, изготовиться для ввода в прорыв с рубежа Прилепы, Карманово на Гжатск. Теперь ее предполагалось использовать для свертывания обороны противника перед 5-й армией и разгрома во взаимодействии с ней его гжатской группировки. Фактически основные силы 20-й армии и подвижная группа разворачивались на 90 градусов. 26 августа в состав подвижной группы были включены 6-й танковый корпус и 8-й гвардейский стрелковый корпус.

В течение 21 и 22 августа наступавшие на Карманово войска вплотную приблизились к нему и сжали оборонявшие его немецкие части в кольцо. 23 августа утром атаками с запада, севера и востока начался штурм Карманово, который продолжался до полудня. Первыми ворвались в Карманово части 312-й стрелковой дивизии и отряд 8-го танкового корпуса. К 13.00 23 августа 1942 г. Карманово было полностью очищено от немцев. «Угловой столб» немецкой обороны перестал существовать.

Однако переброшенные на рубеж Гжати и Вазузы немецкие танковые и пехотные дивизии создали перед наступающими советскими войсками довольно плотную оборону. Понесенные в ходе прорыва обороны потери уже не благоприятствовали дальнейшему развитию операции.

30 июля в 6.30 утра 30-я и 29-я армии Калининского фронта начали полуторачасовую артиллерийскую подготовку. Участники этих событий по обе стороны фронта утверждают, что такой мощной артиллерийской подготовки им раньше видеть не приходилось.

К концу первого дня наступления войска 30-й армии прорвали оборону 256-й и 87-й пехотных дивизий VI армейского корпуса на фронте 9 километров и на глубину 6—7 километров. До Ржева оставалось 6 километров. Однако преодоление этих километров растянулось на месяц. Участок прорыва определился, и со всех сторон к нему потекли резервы. 6-я пехотная дивизия генерала Гроссманна, которая лишь 24 июля было отведена со своей позиции на северо-востоке от Ржева в место отдыха и укомплектования западнее Сычевки, была вынуждена развернуться назад и возвращаться в Ржев. Как наиболее мобильные пехотные подразделения, к Ржеву перебрасывались разведывательные батальоны соединений 9-й армии. 31 июля разведывательный батальон 328-й пехотной дивизии высадился в Ржеве и перешел в подчинение 256-й дивизии. Серьезным аргументом против советских танков были САУ StuGIII 189-й батальона штурмовых орудий, приданные соединениям VI корпуса.

Стягивавшиеся со всего периметра Ржевского выступа соединения собирались в 6—7 километрах севернее Ржева в узле сопротивления, построенном на деревнях Полунине Галахово и Тимофеево. Здесь была классическая полевая оборона, совершенствовавшаяся несколько месяцев: сплошные минные поля, густая сеть ДЗОТов, колючая проволока в 3—4 ряда. Дивизии ударной группировки 30-й армии наступали на деревню Полунино и ставшую печально известной «высоту 200». Из соседних деревень Федорково и Горбово немцы вели по наступающим на Полунино советским частям фланкирующий огонь.

Один из участников летнего сражения под Ржевом с немецкой стороны, командир батальона Хоке из 6-й пехотной дивизии, позднее так описал эти бои:

«Это больше не было войной автоматов и пулеметов, ручных гранат и пистолетов, как зимой. Это был «Materialschlacht», битва техники Первой мировой войны, битва, в которой атакующий пытался уничтожить противника сталью, ливнем стали, летящей в воздухе и несущейся на гусеницах, когда человек вмешивался только в последний момент, чтобы уничтожить на этом лунном пейзаже то, что еще выжило в мясорубке».

Не добившись продвижения в направлении Полунино, приостановив наступление, командование 30-й армии 7—9 августа произвело перегруппировку войск с целью изменения направления главного удара. Было принято решение наступать левым флангом армии в обход Ржева. 10 августа 30-я армия Калининского фронта начала второй этап наступления на Ржев. Главный удар левым флангом армии в направлении Грибеево — аэродром — Опоки — Ржев. В левофланговую группу вошли 6 стрелковых дивизий, 3 стрелковые и несколько танковых бригад. В тот же день, 10 августа, вернувшись из отпуска по лечению (он был ранен во время полета на связном самолете в мае 1942 г.), в 9-ю армию вернулся ее командующий генерал-полковник Вальтер Модель и застал ситуацию, «которой едва ли можно было овладеть».

В 7.00 утра 10 августа после часовой артподготовки войска 30-й армии на всем фронте перешли в наступление. С 15 до 18 августа шли ожесточенные бои в районе деревни Демкино. Этот район являлся ключом для выхода наступающих советских войск к Волге.

20 августа 256-й пехотной дивизии пришлось под нажимом 30-й армии отступить и отойти на южный берег Волги. 21 августа это заставило оборонявшуюся справа от нее 14-ю моторизованную дивизию также покинуть северный берег. Со всей ее тяжелой техникой и оружием ей удалось переправиться у Матюкова на другой берег по построенному между Ржевом и Зубцовом мосту. Овладев деревнями Архарово, Пудово, Мосягино, Першино, Варюшино и другими, северной частью пригородного аэродрома, левофланговые дивизии 30-й армии к вечеру 21 августа вышли к Волге на фронте Варюшино — Голышкино. Первым к Волге вышел в район Горшково — Горчаково 965-й стрелковый полк 274-й дивизии.

21 августа наступление 30-й армии было приостановлено для перегруппировки сил. В ходе второго этапа наступления на Ржев наши войска вышли к Городскому лесу, к восточной окраине города, на левый берег Волги от Ржева до Зубцова.

Калининский фронт постепенно очищал от противника северный берег Волги и подходил вплотную к Ржеву. 25 и 26 августа 16-я гвардейская и 359-я стрелковая дивизии при поддержке танков овладели деревнями Ковынево, Лазарево, Строево, Поволжье и вышли к Волге в 5—6 километрах западнее Ржева. Части 87-й пехотной дивизии, вслед за другими соединениями 9-й армии, перешли на южный берег Волги.

26 августа 1942 года командовавший Калининским фронтом И.С.Конев был назначен командующим Западным фронтом, сменив Г.К.Жукова, вступившего в должность заместителя Верховного Главнокомандующего и убывшего под Сталинград. Командующим Калининским фронтом был назначен генерал-лейтенант М.А.Пуркаев. Однако И.С.Конев не оставил сражения за Ржев. Поскольку наступление Западного фронта на сычевском направлении в целом завершилось, появилась возможность передать ему войска, сражающиеся за Ржев. 30-я армия перешла с 30 августа по приказу Ставки ВГК в состав войск Западного фронта. И.С.Конев продолжил начавшуюся месяц назад битву, стремясь довести ее до логического завершения. 30-я армия продолжала наступательные бои и к началу сентября вплотную подошла к Ржеву.