Вторая фаза наступления 39-й армии началась немного раньше, чем наступление 20-й армии в районе Сычевки. 7 декабря перегруппировавшиеся советские войска нанесли мощный удар по немецким укреплениям у Трушково на левом фланге старой полосы наступления. Удар пришелся по стыку между 14-й моторизованной и 251-й пехотной дивизиями. Наступление развивалось успешно, побитые в предыдущих боях части 14-й моторизованной дивизии начали отступать, и к полудню наступающие захватили деревню Гончуки в глубине немецкой обороны, в трех километрах к югу от Трушково. В последующие два дня под ударами 39-й армии немцы были вынуждены отвести свои части назад справа и слева от Гончуков во избежание обхода флангов. 10 декабря Зыгин ввел в бой остатки 81-й и 28-й танковых бригад, вооруженные отремонтированными танками. И снова 14-я моторизованная дивизия оказалась «слабым звеном» — оборона у Гончуков была прорвана, и наступающие продвинулись к лесам юго-западнее деревни.

Однако успех был мимолетным: на участок 14-й моторизованной дивизии прибыла «пожарная команда» обороны Ржевского выступа — боевая группа Беккера. Она во время всего советского наступления металась между различными участками, вступая в бой в решающие моменты сражения. Посаженные на автомашины пехотинцы могли за считанные часы переместиться от одного участка к другому, и сама идея сковывающих ударов во многом теряла свой смысл. Первой акцией группы Беккера стал перехват коммуникаций прорвавшихся к югу от Гончуков танков.

Ночью 11 декабря прибыло подкрепление из 30-й армии, переброшенные из района Ржева 16-я гвардейская и 220-я стрелковая дивизии. Однако обороняющиеся также получили резервы. Помимо группы Беккера прибыл мотоциклетный батальон 2-й танковой дивизии. Общее наступление 39-й армии началось в полдень 13 декабря с интенсивной четырехчасовой артподготовки. Основной удар приняла на себя группа Беккера и собранная из надерганных из разных соединений частей боевая группа Рекума 251-й пехотной дивизии. Прорыва обороны достигнуть не удалось, но были деблокированы временно окруженные остатки двух танковых бригад. Атаки и контрудары непрерывно сменяли друг друга. Наступающим советским войскам противостояла мозаика из пехотных, мотопехотных, танковых, мотоциклетных частей и самоходных орудий нескольких немецких дивизий.

Бои продолжались с неослабевающим напряжением до 17 декабря, а затем начали утихать по мере снижения боеспособности атакующих советских войск.

Приказ перейти в оборону войска 39-й армии получили только 23 декабря.

Определенные трудности использования танков севернее Белого, в долине реки Лучесы отмечались командованием Калининского фронта еще на начальных этапах подготовки операции. Однако сомнения были разрешены в пользу использования в труднодоступной местности в полосе 22-й армии генерал-майора В.А.Юшкевича крупного подвижного соединения — 3-го механизированного корпуса М.Е.Катукова. Объяснение такого решения может быть одно: командование Калининского фронта упорно нащупывало слабые места в немецкой обороне и резонно предполагало слабость цепочки опорных пунктов в труднодоступной местности. Было довольно удачно выбрано место для удара — на стыке 86-й и 110-й пехотных дивизий. Для прорыва немецкой обороны было сосредоточено 80 тысяч человек, 270 танков, 7 артиллерийских полков и 3 противотанковых полка. Отдельные бригады поддержки пехоты в 22-й армии отсутствовали. Армия Юшкевича должна была наступать по узкой извилистой речной долине, которую с обеих сторон обступали густые леса. Двадцать километров до шоссе Оленино — Белый нужно было пройти по узкому коридору, не имея возможности для маневра.

В соответствии с принятыми в Красной Армии принципами ведения операций в первый день в бой пошли пехотинцы, задачей которых было взломать фронт обороны немцев и открыть дорогу вглубь 3-му механизированному корпусу. Артиллерийская подготовка атаки началась в 7.30 25 ноября. Через полтора часа пехотинцы 238-й стрелковой дивизии полковника И.В.Карпова и 185-й стрелковой дивизии полковника М.Ф.Андрющенко поднялись в атаку. Во второй половине дня к стрелковым дивизиям присоединились танковые бригады корпуса М.Е.Катукова. В отличие от мясорубки в полосе наступления 20-й армии прорыв фронта в долине Лучесы произошел уже в первый день операции: оборона на правом фланге 86-й пехотной дивизии была прорвана. Севернее Белого образовалась 4-километровая брешь, в которую двинулись ничем пока не сдерживаемые две стрелковые дивизии и 3-й механизированный корпус 22-й армии В.А.Юшкевича.

Реакция штаба 9-й армии на возникший кризис была типичной для парирования наступлений Калининского фронта: в район прорыва спешно выбрасывались боевые группы подвижных соединений. Уже вечером 25 ноября по тревоге был поднят батальон мотопехоты моторизованной дивизии «Великая Германия», который выдвинулся в долину Лучесы и перегородил ее в районе деревни Старухи. Наступление 22-й армии в засыпанном снегом лесу и долине реки развивалось крайне медленно.

Проигрыш в темпе продвижения играл на руку немцам. Участок прорыва был выявлен, и вскоре помимо подвижных резервов в бой вступили отдельные батальоны и полки, изъятые из состава пехотных дивизий на неатакованных участках Ржевского выступа. Причем, поскольку направление удара определилось, появилась возможность изымать части из растянутых по фронту соединений: возможность удара по ним теперь была более чем призрачной. Первым прибыл батальон из соседней, растянутой по фронту на 30 км, 110-й пехотной дивизии. Затем в долину Лучесы были направлены по батальону из 253-й и 216-й пехотных дивизий. Против наступающих советских войск выстраивался заслон из частей четырех различных соединений. После двух дней неуспешных попыток пробиться вперед вдоль Лучесы вечером 27 ноября командующий 22-й армией решил перенести направление главного удара южнее. 49-я танковая бригада корпуса М.Е.Катукова рокировалась на правый фланг наступления.

Несмотря на то что в ходе ночной перегруппировки советские танковые части потратили много времени на блуждания в лесу, смещение акцентов наступления принесло положительный результат. Во второй половине дня 28 ноября 49-я танковая и 10-я механизированная бригады прорвали оборону немецких резервов и двинулись на восток, к шоссе Оленино — Белый. Немцам удалось избежать катастрофы только благодаря прибытию боевой группы Келлера (два оставшихся батальона гренадерского полка моторизованной дивизии «Великая Германия»). Она заняла оборону на пути наступающих советских войск и остановила их продвижение. В разгоревшемся на следующий день сражении рокированные Юшкевичем на правый фланг части сумели оттеснить Келлера еще дальше и к вечеру стояли всего в 8 км от желанного шоссе. Разрыв в построении немецких войск, измеряемый между группой Келлера и загнутым флангом 86-й пехотной дивизии, составил уже 12 км. 30 ноября бои продолжились с прежним ожесточением. Наступающим противостоял уже полный полк «Великой Германии» и два батальона (две трети полка) двух пехотных дивизий. Для восстановления численности обороняющихся «прочесывались» тылы, на выручку группе Келлера бросили дивизион САУ StuGIII. Обе стороны понесли большие потери. Из 270 танков 3-го механизированного корпуса уже почти половина превратилась в обездвиженные обугленные остовы на изрытых воронками берегах Лучесы.