В течение первых дней февраля развернулось сражение между войсками 38-й армии, частью сил 40-й армии и группами Зиберта, Гольвитцера и Бёкемана. По заснеженным дорогам в метель и жестокий мороз шагали группы пехотинцев. Одни были побежденными, стремившимися во что бы то ни стало вырваться из ада окружения. Вторые были победителями, спешившими закрыть покрепче западню и развивать наступление дальше на запад. Три группы немецких окруженцев двигались веером, стремясь нащупать «окно» в строящемся на их пути заслоне из стрелковых дивизий. С востока они прикрывались арьергардами. «Котел» окружения постепенно смещался на запад. Уже 5 февраля 129-я стрелковая бригада вновь овладела Горшечным, выбив из него арьергард группы Зиберта.

Тем временем перераспределение основных сил на внешний фронт окружения позволяло 40-й и 60-й армиям быстрыми темпами наступать на запад. К исходу 8 февраля войска 60-й армии, продвинувшись с рубежа реки Тим на 80 км, овладели крупным узлом обороны противника и крупным железнодорожным узлом — городом Курском. Войска 40-й армии, продвинувшись на 90 км, завязали бои за Белгород и к 9 февраля полностью очистили его от противника.

К 10 февраля снежный буран прекратился. Пробивающиеся из окружения остатки немецких и венгерских дивизий нащупали направление отхода на запад. Войска 38-й армии перекатывались через «котел» с севера, перекрывая выход на северо-запад и запад. Пробиться удалось только группе Гольвитцера на юго-запад, сбив относительно слабые заслоны на стыке 38-й и 40-й армий. В пробитое «окно» стали втягиваться одна за другой все три группы окруженных. Впереди двигалась группа Гольвитцера, за ней группа Зиберта, и, наконец, замыкала шествие группа Бёкемана. Транспортная авиация противника сбрасывала на дорогу отходившим немецким войскам боеприпасы и продовольствие. Воспрепятствовать этому авиация Воронежского фронта не могла, т.к. занималась преимущественно поддержкой наступления на воронежском и курском направлениях. Ударом с севера 12 февраля силами 240-й стрелковой дивизии удалось отрезать и почти полностью уничтожить только группу Бёкемана. Группы Гольвитцера и Зиберта пробились из окружения в район Обояни и в течение последующих дней приводили себя в порядок, пополнив гарнизон города.

Преследуя пробившиеся из окружения остатки немецких войск, 38-я армия к 16 февраля вышла к Обояни и охватила город с трех сторон. В ночь на 18 февраля под угрозой окружения гарнизон Обояни покинул город, взорвав мост через Псел. Войска 38-й армии продолжили продвижение на восток, занимая районы, которые вскоре получат название Курской дуги.

Итоги операции.

Основным результатом Воронежско-Касторненской операции было проламывание в построении группы армий «Б» широкой бреши, через которую войска Брянского и Воронежского фронтов развернули наступление в западном направлении, проводившееся едва ли не в маршевых колоннах. Стратегическое значение взломанной на широкой фронте обороны немецких войск сочли тем «журавлем в небе», ради которого можно уделить минимум внимания «синице в руке» — нескольким немецким и венгерским дивизиям, пробивавшимся из окружения, бросив артиллерию и тяжелое оружие. Это позволило остаткам окруженных западнее Воронежа немецких войск прорваться из тисков образованного ударами двух фронтов окружения.

Воронежско-Касторненская операция поучительна тем, что подготовка ее на Воронежском фронте была осуществлена в крайне ограниченные сроки — всего четверо суток. Операция была спланирована на лету, с опорой на сложившуюся в результате Острогожско-Россошанской операции линию фронта. Обе операции проводились в условиях суровой и многоснежной зимы, что значительно сковывало свободу маневра и усложняло снабжение войск.

После сокрушения армии Ф.Паулюса под Сталинградом в ходе операции «Кольцо» сразу же изменился баланс сил на всем советско-германском фронте. Дивизии 6-й армии перестали приковывать к себе силы Красной Армии. Освободились как войска нескольких армий, так и управленческий аппарат Донского фронта К.К.Рокоссовского. 15 февраля 1943 г. фронт получил новое наименование, теперь он стал называться Центральным. В его состав вошли 21 -я и 65-я армии Донского фронта и две недавно сформированные армии — 70-я и 2-я танковая. 70-я армия была сформирована на Урале на базе кадров НКВД и первоначально называлась отдельная армия войск НКВД. 2-я танковая армия Г.С.Родина была сформирована из 11-го и 16-го танковых корпусов, 11-й гвардейской танковой бригады, 60-й стрелковой дивизии, артиллерийских и вспомогательных частей. Новый фронт предполагалось развернуть между Воронежским и Брянским фронтами и использовать для обхода висящего в воздухе фланга группы армий «Центр».

Войскам Центрального фронта директивой Ставки ВГК от 6 февраля 1943 г. ставилась задача обвала фронта противника на московском направлении:

«2. С утра 15.02.1943 г. 2 ТА, 65 А и 16 ВА перейти в наступление в общем направлении Севск, ст. Унеча с ближайшей задачей перерезать железную дорогу Брянск — Гомель.

Конно-стрелковую группу Крюкова развернуть на левом крыле и направить ее через Новгород-Северский, Стар[ый] Быков, Могилев, где переправиться на западный берег р. Днепр, обеспечить за собой переправы и выйти в район р. Орша.

Иметь в виду, что правее Вас будет наступать 13-я армия Брянского фронта и через Жиздру на Брянск перейдет в наступление 16-я армия Западного фронта.

3. С выходом армий фронта на линию Брянск, Гомель главный удар нанести через Климовичи, Хисловичи на Смоленск с задачей захватить район Смоленска и отрезать пути отхода ржевско-вяземской группировке противника. С выходом главных сил в район ст. Унеча захватить Гомель силами двух стр[елковых] дивизий и западный берег Днепра на участке Речица, Жлобин.

Одновременно с переходом в наступление Ваших войск с линии Брянск, Гомель на Смоленск перейдут в наступление: Западный фронт — на Рославль и далее на Смоленск; Калининский фронт — на Витебск, Орша, частью сил — на Смоленск, навстречу Вашему главному удару» (Русский Архив. Великая Отечественная. Прелюдия Курской битвы. Т. 15 (4—3). М.: Терра, 1997, С. 27).

Таким образом, предполагалось несколькими ударами по сходящимся направлениям продолжить обвал немецкого фронта обходом открытого фланга. Образовывались «канны» обходящими фланг войсками и войсками, прорывавшими стабилизировавшийся еще в 1942 г. фронт. По такой же схеме осуществлялись Острогожско-Россошанская и Воронежско-Касторненская операции. Маховик советского наступления постепенно раскручивался, переходя от операции одного Воронежского фронта к операции, проводимой силами нескольких фронтов. В Воронежско-Касторненской операции действовали уже два фронта, в февральском наступлении 1943 г. предполагалось расколоть фланг группы армий «Центр» силами трех фронтов — Западного, Брянского и Центрального.

В феврале 1943 г. Красная Армия столкнулась с теми же проблемами в сосредоточении войск, что и зимой 1941—1942 гг. От станций выгрузки войска выдвигались в назначенные районы пешим маршем по занесенным снегом дорогам. Начало наступления было перенесено на 25 февраля, причем было решено не дожидаться сосредоточения еще находившихся в пути 21-й и 70-й армий. К 24 февраля 65-я и 2-я танковая армии Центрального фронта вышли в район северо-западнее Курска. Теперь у советского командования были эффективные механизмы развития успеха, но их применение зимой сталкивалось с определенными трудностями. Марш на расстояние 250—270 км соединений 2-й танковой армии в район предполагаемого использования, проходивший в условиях абсолютного бездорожья, привел к тому, что из 408 танков в назначенный район прибыло меньше половины — 182 танка. Глубокий снег ограничивал действия тяжелых и средних танков и практически исключал действия малых танков (Т-60, Т-70 и MKIII «Валентайн»).