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.

30 августа Гальдер записал в дневнике: «435-й день войны. Группа армий «Центр». У 9-й армии новое обострение обстановки в районе Зубцова и севернее Ржева. Разрешено использовать дивизию «Великая Германия». Моторизованная дивизия «Великая Германия» была элитным соединением, которое приняло участие в первых сражениях летнего наступления на южном секторе фронта. Дивизия дошла до Маныча и была выведена в резерв. Развитие событий под Ржевом вынудило немецкое командование бросить подвижное соединение в позиционные бои под Ржевом.

Командующий 30-й армией Д.Д.Лелюшенко решил форсировать Волгу в 5–6 километрах западнее Ржева на участке дома отдыха имени Семашко и деревни Поволжье, чтобы с захваченного плацдарма вести наступление на Ржев с запада.

Тем временем наступающие попытались перенести боевые действия на южный берег Волги. В 4.00 часа утра 29 августа под прикрытием дымовой завесы штурмовые группы 16-й гвардейской и 379-й стрелковой дивизий форсировали Волгу на лодках, плотах, вброд по горло в воде. Вражеские блиндажи находились менее чем в ста метрах, а первые траншеи — метрах в двухстах от реки. Наступающие выбили немцев из траншей и ДЗОТов, разминировали прибрежные участки, уничтожили на берегу огневые точки противника.

В последние дни августа и в начале сентября 1942 г. развернулись бои за город Ржев. Несколько стрелковых дивизий вели бои в ржевском Городском лесу, а 2-я гвардейская стрелковая дивизия — на северо-восточной окраине Ржева, 375-я и 220-я стрелковые дивизии — у военного городка. 1 сентября 78-я стрелковая дивизия овладела пригородным поселком Зеленкино. Решительного результата удалось добиться 21 сентября, когда штурмовые группы 215, 369-й и 375-й стрелковых дивизий, преодолев проволочное заграждение и две линии окопов, ворвались в северную часть города. Достигнутый тактический успех немедленно попытались развить. В стык 215-й и 369-й дивизий была введена в бой 2-я гвардейская дивизия. Целый день шел ожесточенный бой в северо-восточных кварталах Ржева. Хорошо вооруженные штурмовые группы, ликвидируя очаги сопротивления немцев и очищая дом за домом, медленно продвигались вперед. Штурмовые группы сопровождали 76-мм пушки, выводимые на прямую наводку. Каждый дом был превращен немцами в крепость, приспособленную к круговой обороне. Улицы были перегорожены различными препятствиями — надолбами, проволочными заграждениями.

К исходу 21 сентября 369-я дивизия овладела 17-м и 18-м кварталами, 2-я гвардейская — 24-м кварталом и очищала 23-й и 25-й кварталы, 125-я дивизия вела бои в 22-м и 23-м кварталах города. Особенно напряженным днем стало 27 сентября. В этот день в 4.00 утра наступающим войскам 30-й армии удалось занять Ржев. После многочасового боя резервы 473-го полка 253-й пехотной дивизии и части «Великой Германии», поддержанные танками и САУ дивизии вместе с САУ 189-го дивизиона штурмовых орудий, смогли восстановить положение.

В конце сентября и начале октября Ржев стал основным направлением приложения усилий 9-й армии. Сюда были стянуты все резервы с участков, где бои прекратились. Принятые меры позволили немцам вернуть контроль над городом, ставшим еще одним «Сталинградом» в верховьях Волги.

Совершенствование противотанковой артиллерии привело к возникновению позиционного кризиса на новом техническом уровне. Двадцать три белых кольца на стволе 75-мм противотанкового орудия ПАК-40 — это отметки о подбитых советских танках. Сокрушение противотанковой обороны стало возможно наращиванием плотностей артиллерии