Вечером этого же дня пополненная прибывшими подкреплениями 21-я ударная дивизия НОАЮ совместно с частями 15-й гвардейской механизированной бригады Красной армии контратаковала противника в направлении Мали-Мокри-Луг, Болеч. Понеся большие потери, немцы вынуждены были снова отойти к реке Болечица. Таким образом, после неудачных попыток пробиться по Смедеревскому шоссе в Белград группировка немецких войск, окруженная юго-восточнее города, оказалась в критическом положении. Зажатая на узком участке между Дунаем и шоссе Гроцка — Болеч, она почти не имела шансов на выход из окружения. Для усиления войск, окруживших вражескую группировку, 17 октября в район горы Авала была переброшена 6-я Воеводинская бригада 36-й ударной дивизии, а в район Велика Моштаница, на запад от горы Авала, направлялась выведенная из боя в Белграде 16-я ударная дивизия НОАЮ. Уже во второй половине дня командование 1-й армейской группы Народно-освободительной армии Югославии получило приказ на наступление против окруженного на Смедеревском шоссе противника. Основной удар должна была нанести 21-я ударная дивизия, усиленная 2-й бригадой 6-й Пролетарской и 1-й бригадой 5-й ударной дивизий. Ей должны были содействовать 5-я и 12-я Краинские бригады 11-й ударной дивизии из района горы Авала и 23-я ударная дивизия 14-го корпуса с юга в направлении Врчина.

В Белграде, на его восточной окраине, действовали основные силы 5-й ударной дивизии, а внутри города продолжали действовать 1-я и 6-я Пролетарские, 28-я ударная дивизии и советские соединения и части. Таким образом, центр тяжести боевых действий войск 1-й армейской группы югославской армии теперь переместился из города в район юго-восточнее Белграда — здесь было сосредоточено пять ее дивизий.

С советской стороны для уничтожения окруженной группировки противника были выделены: 75-й стрелковый корпус, 5-я отдельная гвардейская мотострелковая бригада, усиленная минометным полком и отдельным батальоном боевых плавающих машин, 15-я гвардейская механизированная бригада 4-го гвардейского механизированного корпуса, по одному стрелковому полку от 236-й и 73-й гвардейской стрелковых дивизий, гвардейский минометный, самоходно-артиллерийский и истребительно-противотанковый артиллерийские полки. Для руководства советскими войсками в районе боевых действий была создана оперативная группа штаба 57-й армии во главе с начальником штаба генерал-майором П. М. Верхоловичем. В ночь на 18 октября была произведена частичная перегруппировка соединений 4-го гвардейского механизированного корпуса в целях усиления танками советских стрелковых частей и частей Народно-освободительной армии Югославии.

Командующий окруженными немецкими войскам генерал-лейтенант Вальтер фон Штетнер, убедившись в том, что пробиться в Белград с востока не представляется возможным, 17 октября принял решение выходить из окружения через гору Авала на запад. Об этом решении советскому и югославскому командованию стало известно на рассвете 18 октября из показаний пленного. Он заявил, что несколько часов назад по приказанию командующего группой окруженных войск была выведена из строя вся техника, в том числе около 1500 автомобилей, в частях оставлены лишь винтовки, автоматы и пулеметы. Группа получила задачу — на заре 18 октября прорвать оборону югославских и советских войск и, обойдя Белград с юга, выйти к понтонным переправам на реке Сава в районе населенного пункта Чукарицы. Группа «Витман» в составе 98-го и 99-го горных полков предназначалась для осуществления прорыва; группа «Гиллебрандт» в составе 92-й моторизованной бригады и 2-го полка дивизии «Бранденбург» имела задачу обеспечить правый фланг всей прорывавшейся группировки с направления Белграда; группа «Лангрок» состояла из 54-го егерского горного батальона, охранных и тыловых частей и 116-го разведывательного батальона.

Вечером 17 октября перешла в наступление немецкая группа войск «Витман» на двух направлениях: одной колонной — в направлении Врчина, а другой — на село Зуце. Группа имела задачу занять район горы Авала и обеспечить прорыв всех остальных сил на запад. Ночью севернее Врчина произошел встречный бой между левой колонной группы «Витман» и 1-й бригадой 5-й ударной дивизии, совершавшей марш в целях выхода на исходное положение для наступления на Болеч. Бой длился всю ночь и доходил до рукопашных схваток, поскольку произошло перемешивание отдельных подразделений бригады с противником. Не считаясь с потерями, немцы упорно стремились отбросить югославские части и выйти на главное шоссе южнее горы Авала. Одновременно с этими событиями правая колонна группы «Витман» также была остановлена силами 12-й бригады 11-й ударной дивизии в районе Зуце. Возобновив атаки, противник утром 18 октября захватил Зуце и начал пробиваться к горе Авала. По наступавшим колоннам противника открыла губительный огонь советская артиллерия, находившаяся на огневых позициях в районе горы Авала. Стремясь любой ценой прорваться через район горы к южной окраине Белграда, германское командование бросило в бой все свои силы. Нужны были быстрые и решительные меры, чтобы не допустить выхода в тыл югославским и советским войскам, действовавшим в Белграде, почти 18-тысячной группировки Штетнера.

В сложившейся обстановке было решено задержать наступление противника ударами авиации и тем самым создать условия для перехода в наступление против окруженной группировки в целях ее уничтожения. Вскоре над полем боя появились самолеты штурмовой авиадивизии. Их боевой работой руководил командующий 17-й воздушной армией генерал-полковник авиации В. А. Судец, находившийся в это время на командном пункте командира 4-го гвардейского механизированного корпуса. Самолеты группами по 12–24 машины наносили удар за ударом по немецким частям. Боевые порядки наступавших частей противника были расстроены. Подошедшие к месту боя советские и югославские части при поддержке артиллерии и авиации с ходу контратаковали врага и остановили его продвижение. Теперь можно было начать решительное наступление в целях уничтожения окруженного противника.

Во избежание излишнего кровопролития советское командование предъявило группировке Штетнера ультиматум о капитуляции. Германское командование отклонило его. Тогда во второй половине дня 18 октября советские войска и части югославской армии, поддержанные артиллерией и авиацией, перешли в наступление. Усиленная 21-я ударная дивизия НОАЮ, начавшая наступление еще до рассвета 18 октября, рано утром разбила противника на левом берегу реки Болечица и совместно с советскими частями вышла в район Болеча. Одновременно с этим части 74-й и 233-й стрелковых дивизий 75-го стрелкового корпуса Красной армии, сломив сопротивление противостоящего противника, вышли с востока в районы Врчина и Болеча, а соединения 4-го гвардейского мехкорпуса и части 73-й гвардейской и 236-й стрелковых дивизий, ведя наступление с северо-запада, вышли на рубеж Лештане, Болеч. К исходу дня сопротивление немцев в районе Болеча было сломлено. Противник понес большие потери. Только 21-я дивизия взяла в плен более 1100 немецких солдат и захватила 1500 автомашин, около 200 орудий разных калибров, много другого вооружения и имущества.

Особенно ожесточенный характер носили бои в районе горы Авала, где главные силы немцев настойчиво, с отчаянием обреченных стремились прорваться на запад, к реке Сава, Несмотря на большие потери, германское командование продолжало попытки прорвать фронт окружения. Немецким войскам удалось южнее горы Авала продвинуться к главному шоссе, но дальше они не прошли. Бригады из состава 6, 11, 23-й и 36-й дивизий НОАЮ и войска Красной армии прочно удерживали свои позиции. Остановленные перед горой Авала и главным шоссе и преследуемые войсками усиленной 21-й дивизии с направления Болеча, немцы к вечеру оказались в безвыходном положении. Потеряв к тому времени более 4 тыс. солдат, они ждали наступления темноты, чтобы под ее прикрытием еще раз попытаться выйти из окружения. Это удалось осуществить только одной группе, состоявшей из 4 тыс. солдат, в районе Шупли, Камен, южнее горы Авала.