Следующий этап наступления начался с 8 часов утра 27 декабря. При выдвижении на рубеж развертывания советские части подверглись массированным ударам авиации противника. Поэтому их атака с этого рубежа началась только в И часов. Бои за высоты, расположенные на подступах к Котельникову, длились несколько часов. Только после этого противник оставил занимаемые позиции и отошел на новый оборонительный рубеж.

Наступление на Котельниково продолжалось до наступления темноты. К 23 часам передовые танки 62-й танковой и 3-й гвардейской тяжелой танковой бригад достигли рубежа, расположенного в 2,5 километра севернее Котельникова, но, встретив сильное сопротивление противника, были вынуждены прекратить наступление. К тому же выяснилось, что и топливо и боезапас в танках на исходе. Поэтому командир, приняв решение закрепить достигнутый рубеж мотопехотой, приказал отвести танки в тыл для их дозаправки и пополнения боеприпасами.

К этому времени 7-я мотострелковая бригада овладела населенным пунктом Цыган и захватила переправу через реку Аксай Курмоярский. Остальные соединения также выполнили свои задачи, чем были созданы условия для решительного штурма Котельникова.

Было установлено, что в районе Цыган обороняются румынские части, менее стойкие в обороне, чем немецкие. Командир корпуса решил использовать это обстоятельство и нанести главный удар на этом направлении. Для этого он приказал командирам 87-й танковой бригады с батальоном 7-й мотострелковой бригады, действуя в направлении Верхне-Яблочный, Цыган, Майорский, форсировать реку Аксай Курмоярский и с рассветом 28 декабря атаковать Котельниково с запада. Одновременно с этим части 62-й танковой и 3-й гвардейской тяжелой танковой бригад должны были атаковать город с севера и с востока.

Выход танков 87-й танковой бригады с пехотой на броне на южный берег Аксай Курмоярский был совершенно неожиданным для противника. Была захвачена автомашина, от водителя которой стало известно о наличии аэродрома в этом районе. Танковый батальон капитана Н. В. Ананченко ворвался на его территорию и захватил около 20 самолетов и большой запас авиационных бомб, а также 800 бочек с горючим (ЦАМО. Ф. 6501, оп. 382875, д. 1, л. 16–20).

Захватив аэродром, подразделения 87-й танковой бригады продолжили наступление на Котельниково. С севера и востока к нему подходили еще две бригады 7-го танкового корпуса. К 13 часам передовые советские части достигли окраин Котельникова, но были остановлены сильным встречным огнем противника. Однако, несмотря на сильное сопротивление противника, к 18 часам все бригады первого эшелона 7-го танкового корпуса ворвались в город.

Бой в городе продолжался в течение всей ночи с 28 на 29 декабря. К утру 29 декабря Котельниково было очищено от противника. В период с 24 по 29 декабря части 7-го танкового корпуса, продвинувшись на 70–80 километров, уничтожили несколько сот солдат и офицеров противника, 300 человек были захвачены в плен. Кроме того, было уничтожено 25 танков, 65 орудий и минометов различного калибра, много другого военного имущества. Сам корпус за это время потерял 14 танков, остальные нуждались в мелком ремонте, а личный состав — в отдыхе. Поэтому командующий армией принял решение сосредоточить 7-й танковый корпус в районе Котельникова для восстановления его боеспособности.

За умелые действия в боях за Котельниково большая группа бойцов и командиров 7-го танкового корпуса была награждена орденами и медалями, а сам корпус приказом НКО № 42 от 24 января 1943 года был переименован в 3-й гвардейский и ему было присвоено почетное наименование «Котельниковский». Командир корпуса генерал П. А. Ротмистров в числе первых генералов Советской Армии был награжден только что учрежденным орденом Суворова 2-й степени. Одновременно ему было присвоено звание генерал-лейтенанта танковых войск.

2-й гвардейский механизированный корпус (командир генерал-майор В. П. Свиридов, начальник штаба полковник Креславский) к утру 16 декабря, совершая марш, вышел на рубеж Нижне-Царицынский, Бузиновка, колхоз «Новый путь». Личный состав механизированных бригад из-за недостатка горючего совершал марш пешим порядком.

В этот день командующий армией на основании своего решения приказал командиру корпуса совершить марш в район Зеты и к утру 17 декабря занять оборону на рубеже Капкинский, станция Абганерово, Плодовитое, войдя в связь с 87-й стрелковой дивизией, оборонявшейся в районе Капкинского. Корпус должен был быть в готовности во взаимодействии с двумя танковыми бригадами 51-й армии, расположенными в районе Гнилоаксайской, к нанесению контрударов по одному из двух направлений на Громославку или Капкинский (ЦАМО. Ф. 603, оп. 23114, д. 1, л. 46).

Выполняя полученную задачу, войска 2-го гвардейского механизированного корпуса в ночь на 17 декабря начали выдвижение на указанный рубеж, но в указанное время задачу не выполнили: все стрелковые подразделения продолжали двигаться пешком. В связи с отставанием армейских тылов горючее в корпусе подходило к концу, боеприпасов был один боекомплект для стрелкового оружия и два боекомплекта для танков. Полученного горючего хватило только на выдвижение передовых отрядов (ЦАМО. Ф. 603, оп. 23114, д. 3, л. 20).

К исходу 17 декабря противник, сломив сопротивление 20-й истребительной противотанковой бригады, начал развивать наступление в направлении на Громославку. В это время передовые части 2-го гвардейского механизированного корпуса только начали сосредотачиваться в районе совхозов «Зеты» и имени Юркина. В район станции Абганерово были выдвинуты только передовые отряды в составе усиленных мотострелковых батальонов.

В период напряженных боев с 20 по 23 декабря корпус трижды выдвигался на наиболее угрожаемый рубеж, совершая за ночь марши по 40–50 километров. В условиях отсутствия должного материального обеспечения, особенно горючего, личный состав должен был передвигаться пешим порядком, что очень сильно измотало людей.

В соответствии с решением командующего армией 2-й гвардейский механизированный корпус должен был наступать после 10-минутного огневого налета во взаимодействии с 7-м танковым и 13-м гвардейским стрелковым корпусами в направлении на Громославку.

По состоянию на 20 декабря корпус насчитывал немногим более 17 тысяч человек личного состава, 195 танков (в том числе 118 Т-34 и 76 Т-70), 74 бронеавтомобиля, 173 орудия и миномета (калибра 76 мм и выше), 8 боевых машин реактивной артиллерии М-13. Для перемещения людей и материальных ценностей корпус имел немного более 1400 грузовых и специальных автомашин и 19 тракторов.

Начало атаки было намечено на 12 часов 24 декабря 1942 года.

В соответствии с принятым решением войска 2-го гвардейского механизированного корпуса по установленным маршрутам начали выдвижение и переправу через реку Мышкова. Но к 8 часам 24 декабря переправа не была закончена, и корпус занял исходный район лишь к 12 часам 30 минутам, когда соседний 7-й танковый корпус также закончил переправу. К этому времени 1-й гвардейский стрелковый корпус дивизиями первого эшелона вел бой на рубеже Верхне-Кумский, Заготскот, высота 121,3, где встретил упорное сопротивление противника, а сосед слева — 13-й гвардейский стрелковый корпус, который перешел в наступление в И часов 30 минут и с тех пор продвинулся на 4–6 км, также встретил упорное сопротивление противника (ЦАМО. Ф. 603, оп. 23114 с, д. 3, л. 33; оп. 296261 с, д. 13, л. 20).