В отчете «Битва на Орловской дуге», написанном штабом Моделя по итогам боев, об этом этапе боев было сказано следующее:

«Прорыв восточнее Орла приобретает все более угрожающие масштабы. Однако благодаря быстрому перемещению 12-й танковой дивизии из района юго-восточнее Болхова к месту прорыва и сокращению линии фронта с высвобождением войск и здесь в последнюю минуту удается предотвратить непосредственную опасность захвата Орла. При этом приходится справляться с кризисными ситуациями, особенно к юго-востоку от Орла. Благодаря своевременному прибытию 78-й штурмовой дивизии, которая в спешном порядке была переведена из 9-й армии, наше положение в районе Орла представляется укрепившимся».

78-я штурмовая дивизия была сильным противником. Она уже по штату имела в своем составе дивизион штурмовых орудий, являвшихся эффективным противотанковым средством. Успех дорого обошелся немцам: 78-я штурмовая дивизия потеряла с 11 по 31 июля 3 тыс. человек, в том числе более 700 человек — убитыми и пропавшими без вести. После нескольких неудачных попыток прорыва обороны противника 3-я гвардейская танковая армия и 1-й гвардейский танковый корпус были выведены из боя и отведены в тыл.

Несмотря на вывод из первой линии танковых соединений, сражение за Орел было продолжено силами пехоты. Рубеж реки Ока не стал для немцев непробиваемой линией обороны. В 8.00 25 июля под прикрытием огня артиллерии и ударов авиации пехота правофланговых соединений 3-й армии форсировала Оку на подручных средствах. Уже через 1,5 часа после начала наступления саперами были наведены переправы, по которым на захваченный плацдарм переправились танки и тяжелые самоходки СУ-152. Непрекращающиеся атаки на Орел, так же как и кризисные ситуации на других направлениях (о которых будет рассказано ниже), заставили германское командование 26 июля принять решение об эвакуации орловского выступа.

1 августа передовые части 3-й армии неожиданно обнаружили отход немецких войск на запад. Начав преследование отходящего противника, 3-я армия продвинулась за сутки сразу на 12–14 км. Ее продвижение остановила только водная преграда — река Неполодь. Мосты через нее были частично взорваны немцами, частично стали жертвой налетов советской авиации в предыдущие дни. Однако не следует думать, что после получения приказа на отход из орловского выступа Орел упал в руки Брянского фронта как спелый плод. Немецкие войска продолжали упорное сопротивление, чтобы дать возможность эвакуировать склады и госпитали в Орле. Силы 3-й армии на тот момент были уже почти на исходе. 235-я стрелковая дивизия насчитывала на 27 июля всего 3339 человек, 308-я — 3383 человека, 380-я — 3640 человек. Такое падение численности ставило эти соединения на нижнюю границу боеспособности. Тем не менее потеря немцами такого выгодного рубежа обороны, как река Ока, уже не позволила им сохранить устойчивый фронт. 3-я армия с плацдармов на Оке развивала наступление в обход Орла с севера. К исходу 3 августа Орел и части XXXV корпуса в районе Орла оказались охвачены полукольцом войск левого крыла Брянского фронта. Советские части на подступах к Орлу уже слышали взрывы. Это немецкие саперы взрывали здания, мосты и промышленные предприятия города. Стремясь не допустить разрушения города, советские войска форсировали штурм Орла. Была сформирована специальная группа из танковых частей 3-й армии. К 16.00 4 августа восточная часть Орла была очищена от немцев. Бои с форсированием реки Оки продолжились ночью. К 6.00 5 августа Орел был полностью освобожден. Уже вечером того же дня страна салютовала освобождению Орла и Белгорода двенадцатью залпами из 120 орудий.

В боях с 10 июля по 10 августа 1943 г. Брянский фронт потерял 81 660 человек, в том числе 22 738 человек — безвозвратно. Наибольший урон понесла 3-я армия генерала А. В. Горбатова, потерявшая за этот период 38 115 человек. Всего Брянский фронт потерял 40 % своей первоначальной численности. Столь высокие потери обусловлены развитой системой обороны, построенной немцами за два года удержания ими восточного фаса Орловской дуги. Характерный пример: после взятия высоты 248,0 в районе деревни Орловка на участке переднего края длиной 300 шагов и шириной 150 шагов советские саперы сняли более тысячи мин. Участники боев за Орел, многие из которых дошли до Берлина и Эльбы, также говорят о том, что никогда и нигде после июля 1943 г. им не встречалась столь развитая система обороны, как на Орловском плацдарме.

Выделенные от каждой дивизии первого эшелона 11-й гвардейской армии усиленные разведывательные батальоны перешли в наступление в 3 часа 11 июля после десятиминутного артиллерийского налета. Действия этих батальонов были поддержаны огнем части артиллерии с запасных позиций. Лидировали в атаке штрафные части.

В результате боев, длившихся весь день, разведывательные батальоны на ряде участков преодолели полосу заграждений и овладели первой линией траншей, которая, как и предполагалось, была занята лишь небольшими силами немцев. Далее наступающие батальоны подошли ко второй линии, где располагались уже основные силы противника. В результате боевой деятельности этих батальонов советское командование точно установило истинный передний край обороны противника и его огневую систему. Это дало возможность уточнить задачи артиллерии, авиации и танкам. Советская артиллерия и авиация, внеся необходимые поправки в ранее подготовленные данные артиллерийского и авиационного наступления, тем самым избежали ведения массированного огня по слабо занятой противником первой линии траншей, являвшейся своеобразным ложным передним краем.

Оборонительные сооружения противника (блиндажи, окопы, огневые позиции, минные поля, проволочные заграждения) оказались разрушенными. Пехотные части и артиллерия (в особенности противотанковая) были частично уничтожены, а частично настолько подавлены, что потеряли способность к организованному сопротивлению. Передний край неприятельской обороны был буквально поднят в воздух. Вследствие этого советские войска в первую половину дня имели ничтожные потери.

В 6.05 войска 11-й гвардейской армии атаковали оборонительные позиции противника. Немцы, подавленные мощной артиллерийской и авиационной подготовкой, вначале почти не оказывали огневого сопротивления. Кроме того, непосредственно перед началом атаки самолетами 1-й воздушной армии над передним краем была поставлена дымовая завеса из фосфорных бомб. Благодаря этому пехоте, следуя за огневым валом, удалось сблизиться с вражескими траншеями на 100–150 метров, изготовившись к дальнейшему броску в атаку. Двигаясь почти в полный рост за огневым валом артиллерии, вместе с танками прорыва она ворвалась в еще окутанные дымом немецкие траншеи. Уже к 7.00 передний край обороны противника был прорван.