Столкнувшись с усиливающимся сопротивлением советских войск, 14 декабря немецкое командование все же решилось использовать танковый батальон 11-й танковой дивизии. Он насчитывал на 18 ноября 3 танка Pz.II, 2 Pz.III c короткой пушкой, 28 Pz.III с длинной пушкой, 3 Pz.IV с длинной пушкой и один командирский танк. Как мы видим, при своей немногочисленности батальон был вооружен преимущественно новейшей техникой — 11-я танковая дивизия была одним из соединений, предназначенных для участия в «Блау».

Резервы из состава войск групп армий «Центр» и «Север» постепенно прибывали в состав деблокирующей группы. 17 декабря прибыл 197-й батальон штурмовых орудий, и началось сосредоточение 20-й моторизованной дивизии. Сосредоточение последней закончилось 19 декабря. Однако первые дни нового наступления не принесли немцам желаемых результатов.

23 декабря, объясняя причины неудач, командование деблокирующей группы указывало на следующие факторы. Во-первых, с 18 по 22 декабря стояла очень плохая погода, не позволившая использовать авиацию. Видимость упала до 300 метров. Соответственно эффективного подавления системы огня советских войск не получилось. Во-вторых, все участововавшие в сражении дивизии были уже основательно потрепаны боями, и поэтому их боевые возможности существенно отличались от свежих соединений.

Одновременно с перегруппировками немецких войск производились переброски соединений для решающего сражения на Калининском фронте. 22 декабря из 4-й ударной армии в распоряжение 3-й ударной армии К.Н.Галицкого были переданы 360-я стрелковая дивизия полковника В.Г.Позняка и 100-я стрелковая бригада. 24 декабря она нанесла контрудар по прорвавшимся немецким войскам.

28 декабря в роли средства поддержки пехоты был задействован танковый батальон 18-й танковой дивизии (преимущественно Pz.III и Pz.IV старых типов).

30 декабря сбор сил для решительного броска вперед продолжился. Приказ на отправку получил 358-й пехотный полк 205-й пехотной дивизии. 1 января командир LIX армейского корпуса генерал-лейтенант фон дер Шевалери представил командующему группой армий «Центр» план операции по деблокированию Великих Лук, получивший кодовое наименование «Тотила» (Totila, король остготов). По плану операции деблокирующая группа должна была двигаться двумя колоннами. Правую составляла 20-я моторизованная дивизия с полком 205-й пехотной дивизии, 21 танком и 11 штурмовыми орудиями. Левую образовывала 291-я пехотная дивизия с несколькими батальонами 331-й пехотной дивизии, 22 танками и 10 штурмовыми орудиями. Начало операции было назначено на 4 января. За день до плановой даты начала операции, 3 января 1943 г., Клюге выдвинул предложение отложить операцию из-за плохой погоды, не позволяющей использовать авиацию. Шевалери в ответ указал на критическое положение гарнизона Великих Лук.

Наступление началось по первоначальному плану, в 8.30 4 января. Погода улучшилась 6 января, что привело к резкому увеличению активности советских ВВС, обрушивших на наступающих немцев целый ряд ударов с воздуха. К 9 января в Великие Луки пробился небольшой отряд с 9 танками. 10 января ситуация была уже критической: деблокирующую группу отделяли от окраины Великих Лук всего 4–5 километров. Однако еще 2 января участвовавшая перед Новым годом в боях за город 357-я стрелковая дивизия строила оборону на его только что освобожденных окраинах. Помимо обороны перед острием немецкого наступления командование 3-й ударной армии организовало фланговый контрудар силами 113-го полка 32-й стрелковой дивизии и 186-й танковой бригады, подошедшими из резерва. 32-я стрелковая дивизия прибывала в состав 3-й ударной армии из 43-й армии Западного фронта. В боях 10–12 января продвинуться еще ближе к городу деблокирующей группе не удалось. Узкий, простреливаемый пулеметным огнем коридор, пробивавшийся к Великим Лукам, вскоре потерял свое значение вследствие уничтожения гарнизона города.

Вскоре в состав 3-й ударной армии прибыла участвовавшая в «Марсе» 150-я стрелковая дивизия. С ее помощью вытянувшаяся к Великим Лукам «кишка» была ликвидирована и линия фронта на этом направлении стабилизировалась.

Борьба за город Великие Луки. С момента замыкания кольца окружения советское командование готовило наступление с целью расчленить и уничтожить по частям группировку немецких войск в районе Великих Лук. Для борьбы в городе формировались специальные штурмовые отряды из пехотинцев, саперов и огнеметчиков. Каждый из отрядов усиливался орудиями сопровождения и танками. Кроме того, каждый батальон должен был подготовить по одному усиленному взводу, предназначенному согласно директиве М.А.Пуркаева исключительно для ночных действий. Наиболее серьезно к делу подошли в 257-й стрелковой дивизии полковника А.А.Дьяконова. По итогам операции А.А.Дьяконов получит генерал-майора, позднее он командовал корпусом. В его дивизии было создано пять штурмовых отрядов численностью до 100 человек. Каждый отряд делился на пять групп: разведки, штурмовую, обеспечения, закрепления и резерва. В каждый отряд входили саперы, пулеметчики, минометчики, химики (для постановки дымовых завес), артиллеристы и ампулометчики (ампулометы для капсул с зажигательным веществом). Тренировки дивизии происходили на модели немецких укреплений Великих Лук, построенных из снега. Многочисленные «Вердены» 1942 г. привели Красную Армию к созданию штурмовых групп, к которым немцы пришли по опыту Вердена без кавычек. Хуже подготовились к боям в городе 357-я и особенно 7-я эстонская стрелковая дивизии. Вместо формирования штурмовых групп предполагалось штурмовать город просто усиленными батальонами.

Планер Go.242. Такие планеры использовались немцами при организации «воздушного моста» для окруженного гарнизона Великих Лук

12 декабря из-за сплошного тумана штурм не состоялся и был перенесен на следующий день. 13 декабря снова был туман, но рвущаяся с юго-запада 291-я пехотная дивизия заставила начать штурм в условиях плохой видимости. Авиационной поддержки из-за тумана не было ни у одной из сторон. С запада Великие Луки штурмовали 357-я и 257-я стрелковые дивизии, с востока — 7-я эстонская стрелковая дивизия. Наступление началось в 10.00 залпом РС, за которым последовала артиллерийская подготовка. Так же как в первый день «Марса», из-за плохой видимости огонь артиллерии был неэффективным. Под огнем неподавленных пулеметов пехота залегла. Только штурмовые группы 257-й стрелковой дивизии уверенно продвигались вперед и форсировали пересекавшую город реку Ловать. За штурмовыми группами шли пехотинцы, очищая кварталы от оставшихся узлов сопротивления противника.

В 14.00 15 декабря к командующему гарнизоном Великих Лук были направлены советские парламентеры с предложением сдаться. Однако фон Засс отказался принимать пакет с ультиматумом, сославшись на приказ фюрера. После возвращения парламентеров боевые действия продолжились с прежним ожесточением.

Из-за неравномерной подготовки к штурму задача взять город к 16 декабря не была выполнена. 16 декабря К.Н.Галицкий решил ввести в бой 249-ю стрелковую дивизию эстонского корпуса. 257-й стрелковой дивизии поручалось овладеть опорными пунктами на окраине Великих Лук, нависавшими над флангом наступления. Также 16 декабря гарнизону Великих Лук была передана радиограмма Гитлера: «Командиру боевой группы Великие Луки. Я выражаю свое восхищение вам и вашим солдатам за вашу храбрость. Я убежден, что вы будете держаться как сталь подобно генерелу Шереру в Холме, до тех пор пока вас не освободят».