Также к 14 августа с боями вышли из окружения 387, 350-я и 346-я стрелковые дивизии. Они понесли значительные потери, но сохранили знамена и не утратили боевую ценность как самостоятельные соединения.
Наступление LIII армейского корпуса удалось остановить на переправах через р. Жиздра. Только в одном месте 19 августа противник все же форсировал р. Жиздру и переправил на ее северный берег 9-ю танковую дивизию и части 19-й танковой дивизии, создав угрозу окружения 10-го танкового корпуса. Командир корпуса В.Г.Бурков направил против вклинения противника сильный подвижный отряд. Одновременно к месту сражения подошел 9-й танковый корпус. Наступление 2-й танковой армии было остановлено, окружения войск 10, 16-й и 61-й армий в Сухиничском выступе удалось избежать.
Ликвидировав угрозу срезания «Сухиничской дуги», советское командование продолжило выпады против группы армий «Центр». На фронт прибывала только что сформированная 3-я танковая армия П.Л.Романенко. В состав армии на тот момент входили 12-й и 15-й танковые корпуса, 1-я гвардейская Московская мотострелковая, 154-я и 264-я стрелковые дивизии, 179-я отдельная танковая бригада. Группа в составе 16-й и 61-й общевойсковых армий и 3-й танковой армии имела целью окружить и уничтожить ударную группировку противника, собравшуюся на южном фасе «Сухиничской дуги».
Решающая роль в этой операции возлагалась на 3-ю танковую армию, которая, по замыслу командования, двумя танковыми корпусами охватывала противника в районе Старица, Речица. Первоначально предполагалось танковые корпуса ввести в бой только после того, как пехота 3-й танковой армии (две стрелковые дивизии) прорвет оборону противника и пройдет с боем до 16 км и форсирует р. Вытебеть. Соответственно 1 -я гвардейская мотострелковая дивизия В.А.Ревякина должна была образовать внешний фронт окружения противника и прикрыть 3-ю танковую армию от контрударов с юга. Таким образом, создавая свой аналог моторизованных (танковых) корпусов вермахта, советское командование планировало его использование с «национальным акцентом». В вермахте корпус смешанного состава наступал бы плечом к плечу, поставив как танковые, так и пехотные соединения в один эшелон. «Перекатывание» танковых дивизий через пробивающую оборону пехоту было у немцев скорее исключением, чем правилом.
Переброска 3-й танковой армии из района Тулы в район Козельска проходила комбинированным порядком. С 15 по 19 августа по железной дороге в 75 эшелонах перевозилась тяжелая техника, главным образом танковые бригады. Моторесурс танков необходимо было беречь, и поэтому командование стремилось сократить перемещения танковых частей своим ходом. Автотранспорт, моторизованные и мотоциклетные части армии передвигались походным порядком, пройдя расстояние 120 км в течение 4 суток. К началу операции 3-я танковая армия была усилена еще одним подвижным соединением — 3-м танковым корпусом Д.К.Мостовенко.
Выдвижение частей 3 танковой армии из района выгрузки в исходный район для наступления (25—30 км) было закончено к 21 августа 1942 г. При этом необходимо отметить, что в условиях, когда основные силы немецких ВВС задействованы на юге, противодействие перевозкам армии П.Л.Романенко было слабым. В отличие от армии А.И.Лизюкова, попавшей в июле под мощные удары с воздуха силами VIII авиакорпуса, районы выгрузки 3-й танковой армии подвергались атакам авиации лишь в единичных случаях. Однако выход 3-й танковой армии на новое операционное направление был вскрыт средствами разведки противника.
Наступление 3-й танковой армии предполагалось начать из полосы 61-й армии П.А.Белова. Смена частей в центре построения 61-й армии двумя стрелковыми дивизиями 3-й танковой армии, прорывающими оборону противника, была произведена в ночь с 20 на 21 августа.
Перешедшие 20 августа к обороне немецкие танковые и пехотные дивизии находились в одноэшелонном построении, с танковыми дивизиями в первой линии. В глубине обороны отмечалась только 25-я моторизованная дивизия, выполнявшая роль подвижного резерва. До 22 августа немецким войскам на флангах вбитого в оборону советских войск клина удалось создать полевую оборону с узлами сопротивления и минными полями. На переднем крае обороны имелись окопы полного профиля и отдельные блиндажи с легким перекрытием. В ходе боев оборона непрерывно совершенствовалась. К 29 августа бои шли уже на довольно развитой системе обороны с широкой сетью ходов сообщения, проволочными заграждениями, блиндажами, а в отдельных местах и с ДЗОТами.
Советский план операции против LIII армейского корпуса представлял собой асимметричные «канны» с сильным левым крылом (3-я танковая армия) и более слабым правым (16-я армия). К моменту перехода в наступление 16-я армия имела в своем составе девять стрелковых, три кавалерийские дивизии, четыре отдельные стрелковые бригады, семь танковых бригад. Однако из всего этого состава армии для нанесения главного удара выделялись только одна стрелковая дивизия, две кавалерийские дивизии 1-го гвардейского кавалерийского корпуса и 10-й танковый корпус, в котором оставалось только 50 танков. Остальные части и основные силы артиллерии действовали в центре и на правом фланге армии.
Согласно плану 3-я танковая армия, действуя первоначально в полосе шириной 16 км, должна была после прорыва обороны разойтись «веером», формируя собственно окружение, его внешний и внутренний фронты. Именно такой «веер» в несколько увеличенном масштабе впоследствии сформирует сталинградский «котел» для 6-й армии Паулюса.
Внутренний фронт окружения LIII корпуса должна была образовать группа Д.К.Мостовенко, созданная вокруг 3-го танкового корпуса. Она наносила удар на фронте 8 км, имея в первой линии не одну стрелковую дивизию, как намечалось по плану операции, а согласно решению генерала Мостовенко — две стрелковые дивизии и две танковые бригады.
Собственно окружение должны были формировать группы Копцова и Богданова, созданные в интересах 15-го и 12-го танковых корпусов соответственно. Группа Копцова, имея в первом эшелоне одну стрелковую дивизию, наносила удар на фронте 2 км. Группа Богданова (12-й танковый корпус) имела такое же построение, как группа Копцова. Обе группы должны были соединиться с войсками 16-й армии и тем самым замкнуть окружение. Предполагалось, что оборона противника будет прорвана пехотой, а 12-й и 15-й танковые корпуса будут двигаться во втором эшелоне до форсирования пехотой реки Вытебеть. После этого они должны были войти в прорыв и развивать успех, завершая окружение и уничтожение противника.
Внешний фронт окружения должен был формироваться третьим эшелоном 3-й танковой армии (1 -я гвардейская мотострелковая дивизия). Дивизия В.А.Ревякина должна была следовать за группой С.И.Богданова, а после выхода на оперативный простор развернуться на юг.
В резерв 3-й танковой армии выделялись одна танковая бригада и один мотоциклетный полк. Из состава южной группы 61-й армии П.А.Белова должны были наступать две стрелковые дивизии и три стрелковые бригады, обеспечивая левый фланг 3-й танковой армии.
В 6.15 22 августа после авиационной и полуторачасовой артиллерийской подготовки армии перешли в наступление.
Ударная группа 16-й армии в составе 7-й и 2-й гвардейских кавалерийских дивизий совместно с частями 322-й стрелковой дивизии переправилась через реку Жиздра и начала наступление. Однако продвинуться удалось всего на 200—300 м. Далее, ввиду своего слабого состава и лесистого характера местности, в течение всей операции успеха в прорыве позиционной обороны не имела и вела бой на исходном рубеже. Остальные части левого фланга 16-й армии медленно вытесняли противника и к 29 августа продвинулись всего на 1—5 км.
Группа Мостовенко, действуя стрелковыми частями, усиленными танками, по лесистой местности в обход узлов сопротивления противника, с последовательной их ликвидацией, вышла к 24 августа к реке Вытебеть и 26 августа овладела Бело-Камень, но в дальнейшем продвижения не имела. За всю операцию группа продвинулась на 5—6 км.
Первые эшелоны (стрелковые дивизии) групп Копцова и Богданова уже в первой половине 22 августа продвинулись в глубину обороны противника на 4—5 км. Однако взлом обороны проходил медленно, и немцы успели перебросить на направления ударов групп 3-й танковой армии части танковых дивизий. Встреченные вторыми эшелонами обороны с танками и не поддержанные своими танками, были остановлены.
По плану операции вторые эшелоны этих групп, т.е. танковые корпуса, должны были принять участие в бою только после того, как пехота форсирует р. Вытебеть. Это значило, что две стрелковые дивизии должны были продвинуться на 12—16 км. Расчет советского командования на удар по ослабленному флангу немецкого наступления оправдался лишь частично. Стрелковые дивизии смогли пройти лишь половину пути до реки, и танковые корпуса пришлось вводить в бой, а не в прорыв.
