15 января наиболее успешно действовали 141-я стрелковая дивизия и 253-я стрелковая бригада 40-й армии. Они продвинулись еще на 10 км, достигли рубежа Маслов Лог — Яблочное и создали реальную угрозу выхода на тылы 2-й немецкой армии в районе Воронежа. В результате этого германское командование спешно начало снимать свои дивизии, располагавшиеся вдоль Дона, намереваясь бросить их против наступающих войск 40-й армии.
25-я гвардейская и 305-я стрелковые дивизии прорвали вторую полосу обороны противника в направлении населенных пунктов Репьевка, Красное, продвинулись на 20 км и овладели рубежом Скорицкое — Фабрицкое — Комсомолец — Свистовка — Богословка. Противник в беспорядке отступал, бросая вооружение и технику. Только одной 25-й гвардейской стрелковой дивизии в этот день сдались в плен 620 солдат и офицеров венгерских частей. Дивизия также захватила 75 орудий разного калибра, 120 тракторов, 37 автомашин, 49 пулеметов, 37 минометов, 1123 винтовки, 120 повозок, 54 противотанковых ружья и три склада.
В этот день самое сильное сопротивление противник оказывал на участке 107-й стрелковой дивизии. Вследствие этого она продвигалась медленнее, чем в предшествующие дни. Для усиления натиска в юго-западном направлении генерал К. С. Москаленко перебросил сюда и 340-ю стрелковую дивизию, оставив прикрытие на ее прежнем участке. К концу дня части этой дивизии освободили населенный пункт Терновая. По-прежнему действовавшая совместно с ними 150-я танковая бригада одновременно прорвалась через боевые порядки противника и овладела деревней Лесное Уколово.
К исходу 15 января войсками армии была прорвана оборона противника на всю тактическую глубину. На правом фланге войска армии продвинулись вперед на 20 км, на левом — на 16, в центре — на 35. Тем самым были созданы условия для развития наступления на окружение и расчленение группировки противника во взаимодействии с 18-м стрелковым корпусом и 3-й танковой армией. Оперативная обстановка для решения этой задачи была вполне благоприятной, ибо все свои резервы германское командование ввело в сражение, а подготовленных в глубине оборонительных рубежей на этих направлениях оно не имело. Используя преимущества обстановки, 107-я стрелковая дивизия 17 января прорвалась к Острогожску, где, соединившись с частями 18-го стрелкового корпуса, окружила 10-ю венгерскую пехотную дивизию. Одновременно 88-я танковая бригада 15-го танкового корпуса 3-й танковой армии под командованием полковника И. И. Сергеева, не ввязываясь в затяжные бои за отдельные опорные пункты и узлы сопротивления, в 18.00 17 января ворвалась в Алексеевку. Через день с ней установила огневую связь 309-я стрелковая дивизия полковника А. П. Крутихина. В окружение попали части 8-й итальянской армии, 7-го венгерского армейского и 24-го немецкого танкового корпусов.
В это же время 12-й танковый корпус устремился на город Россошь. В завязавшихся уличных боях личный состав 106-й танковой бригады полковника И. Е. Алексеева действовал дерзко, стремительно и мужественно. Танковый взвод лейтенанта Д. С. Фоломеева, высланный для ведения разведки, разгромил западнее города штаб 156-й итальянской пехотной дивизии и захватил ее знамя. С подходом стрелковых соединений город Россошь был освобожден. Развивая наступление, части корпуса 19 января овладели населенным пунктом Карпенково, но при этом и сами понесли большие потери: в 12-м танковом корпусе осталось всего 44 исправных танка. Поэтому он вынужден был перейти к обороне, отражая атаки противника, стремившегося прорваться на запад. Утром 20 января к Карпенково подошли части 18-го отдельного стрелкового корпуса генерала П. М. Зыкова. В итоге вся острогожско-россошанская группировка вермахта оказалась рассеченной на две части. Часть немецких и венгерских соединений, а также весь Альпийский итальянский корпус (4 дивизии), попали в окружение.
Ликвидация острогожско-россошанской группировки. Итоги операции. К 18 января войска Воронежского фронта не только завершили окружение и рассечение острогожско-россошанской группировки, но и создали внутренний фронт окружения. Общая площадь района окружения, где находились 13 дивизий противника, составляла около 2,5 тыс. кв. км. К моменту образования внутреннего фронта советскому командованию удалось создать и внешний фронт окружения силами стрелковых соединений и 7-го кавалерийского корпуса. Введенный в прорыв с утра 15 января, этот корпус прошел с боями более 100 км. 19 января он овладел населенным пунктом Валуйки, где взял в плен свыше 3000 немецких и итальянских солдат и офицеров, захватил крупные склады продовольствия и другие военные трофеи. Сам корпус потерял 203 человека убитыми. В тот же день за отличные боевые действия в глубоком оперативном тылу противника, за смелость и доблесть личного состава корпус получил почетное звание гвардейского. В освобождении Валуек немалую роль сыграли партизаны. По заданию командира кавалерийского корпуса С. В. Соколова они взорвали железнодорожные пути на участках Валуйки — Уразово и Валуйки — Волоконовка, что не позволило противнику вывезти из города продовольствие и другие материальные ценности.
Следует отметить, что как внутренний, так и внешний фронты окружения не были сплошными. Советские войска занимали лишь узлы дорог и населенные пункты на наиболее вероятных путях прорыва, причем 75 % сил фронта, принимавших участие в операции, было сосредоточено на внутреннем фронте окружения. Это создавало предпосылки для разгрома войск противника в короткие сроки. Но надо было спешить, так как нарастала угроза, что окруженные немецкие войска попытаются прорвать кольцо.
Во избежание напрасного кровопролития Военный совет фронта выпустил листовку с обращением к окруженным войскам противника от имени офицера, попавшего в плен. «Я, Натале Антонио, полковник Королевских вооруженных сил Италии, награжденный за боевые заслуги во время мировой войны 1914–1918 гг., участник войны 1911–1914 гг. в Ливии и войны 1935–1936 гг. в Албании, командир 27-го пехотного полка 156-й дивизии „Винченца“, нынче нахожусь в плену у русских и призываю вас прекратить сражаться… Солдаты, спасайте Вашу жизнь и честь Италии. Сдавайтесь в плен. Я заверяю вас, что русские будут обращаться с вами хорошо»[7]. Но командование окруженных войск не вняло этим благоразумным призывам. Была предпринята отчаянная попытка вырваться из окружения.
Тогда командующий войсками фронта отдал приказ на разгром противника. С утра 19 января начались бои по ликвидации группировок в Острогожске и в лесу, что северо-западнее Алексеевки. Впоследствии командир полка из дивизии «Винченца» показал: «17-го утром в Подгорном (севернее Россоши) царил хаос. Пожары, грабежи, беспорядочное и лихорадочное движение автомашин… Понемногу ручейки частей, отходящих с фронта, сливаются в одну реку, образуя одну огромную колонну; это увеличивает опасность и затрудняет марш… Сколько стычек, сколько яростных схваток, чтобы заставить слабого уступить! Все лихорадочно спешат, стараются уйти от опасности».
Зажатые в лесном массиве итальянские и немецкие войска предпринимали отчаянные, но безуспешные попытки прорваться на Новый Оскол. К 24 января был завершен разгром основных сил противника. Только небольшая их часть отошла к реке Оскол. Начальник штаба 2-й венгерской армии доносил об общей обстановке в Будапешт: «Бесспорно, положение ужасное… То, что я видел, было наибольшим разочарованием в моей жизни… Часть высших командиров вела себя безобразно, отходила, бросала ведущие бои подразделения». 21 января командующий группой армий «Б» генерал-фельдмаршал М. Вейхс докладывал Гитлеру: «Вследствие потерь в живой силе и технике этот участок фронта больше невозможно прочно удерживать в своих руках».
Ликвидация россошанской группировки осуществлялась последовательно. Вначале была отсечена, а к 20 января уничтожена ее южная часть в составе почти четырех дивизий. Через неделю завершилась ликвидация войск, вырвавшихся из котла и отошедших в район восточнее Валуек. В плен попали командиры итальянских дивизий Альпийского корпуса «Кунеэнзе», «Юлия» и «Винченца» вместе со штабами. Из итальянского Альпийского корпуса только 6200 человек вырвались из окружения.
15 дней продолжалась Острогожско-Россошанская операция. За эти полмесяца немецкая оборона была прорвана на 250-километровом участке. Советские войска продвинулись на 140 км, освободив территорию в 22,5 тыс. кв. км. Создались благоприятные условия для дальнейшего наступления частей Красной армии на харьковском направлении и в Донбассе. В ходе операции было разгромлено более 15 из 21 дивизии противника, а 6 дивизиям нанесено тяжелое поражение. С 13 по 27 января безвозвратные потери войск вермахта превысили 123 тыс. человек, из них только пленных — 97 тыс. (с учетом около 11 тыс. человек, сдавшихся в плен в полосе наступления 6-й армии). Советские войска захватили 160 танков, 3160 орудий и минометов, 11 424 автомашины. Значительное количество военной техники и имущества противника было уничтожено в ходе боев. В то же время потери советских войск оказались сравнительно небольшими. Например, 3-я танковая армия потеряла менее 12 тыс. человек, а 40-я армия — 4500 солдат и офицеров.