К исходу 16 января между 3-й и 4-й ударными армиями образовался разрыв, достигавший 35 км, который при дальнейшем наступлении еще больше увеличивался. В то же время между 4-й ударной армией Северо-Западного фронта и 22-й армией Калининского фронта также образовался разрыв. Эти обстоятельства требовали от командования 4-й ударной армии выделения сил для обеспечения флангов.

16 января командование Северо-Западного фронта поставило перед 3-й ударной армией следующие задачи: овладеть Ватолиным и Молвотицами; подвижными отрядами 19 января занять Холм; одной стрелковой дивизией и одной стрелковой бригадой продолжать выдвижение на юго-запад [ВИО ГШ, «Торопецко-Холмская операция», Воениздат, 1943, стр. 58. ]. Такая постановка задач неизбежно вела к еще большей растяжке фронта и раздроблению сил армии на три самостоятельных направления. По этим направлениям и развивались дальнейшие действия армии.

17 января командующий фронтом генерал-лейтенант Курочкин П. А. в своем докладе Верховному Главнокомандующему И. В. Сталину писал: «Выйдя глубоко в расположение противника и имея не ликвидированной демянскую группировку противника, 3 уд. армия вынуждена для своего обеспечения со стороны Демянск оставить часть сил — до одной сд и двух стрелковых бригад на рубеже Ватолино, Молвотицы. При своем дальнейшем продвижении 3 уд. армии будет необходимо для обеспечения со стороны холмского направления оставить не менее одной стрелковой бригады. Для движения вперед и выполнения основной задачи по выходе в район Великие Луки в 3 уд. армии остается: две сд, три стрелковые бригады и лыжные батальоны» [Архив ЦК КПСС, д. 15 (1941, 1942 и 1945 гг.).].

В соответствии с этим генерал-лейтенант Курочкин просил усилить 3-ю ударную армию хотя бы тремя новыми стрелковыми дивизиями,, пятью стрелковыми бригадами, а также конницей и танками.

Однако в течение января армия продолжала действовать в прежнем составе.

К 21 января войска армии правым флангом оставались на прежнем рубеже. В центре одна стрелковая дивизия, не встречая серьезного сопротивления, продвинулась на 60 км и окружила гарнизон города Холм, состоявший из основных сил 218-й пехотной дивизии, переброшенной из Дании. Левофланговые соединения, не встречая сопротивления и попутно уничтожая мелкие группы врага, прошли 75—80 км и выдвинулись к М. Ельно. Фронт армии растянулся до 200 км. В условиях, когда армия имели недостаточное количество средств связи, это сильно затруднило управление войсками.

Войска 4-й ударной армии, развивая наступление, к 21 января овладели г. Торопец, станцией и поселком Стар. Торопа и г. Зап. Двина (45 км западнее Нелидово). Выйдя на железную дорогу Великие Луки — Ржев, войска армии перерезали коммуникацию ржевской и оленинской группировок врага.

Следует отметить, что противостоявшие армии силы противника были малочисленны (отдельные подразделения 81-й и 253-й пехотных дивизий, строительный батальон, подразделения полевой жандармерии, истребительные отряды, охранные подразделения). Однако начиная с 16 января противник значительно усилил активность своей авиации. Бомбардировочная авиация врага воздействовала на боевые и походные порядки наших войск, на коммуникации, линии связи и штабы. В то же время противодействие со стороны нашей истребительной авиации было крайне затруднено, так как она не имела подготовленной аэродромной сети вблизи линии фронта.

22 января по указанию Ставки Верховного Главнокомандования 3-я и 4-я ударные армии были переданы в состав Калининского фронта.

Командующий Калининским фронтом поставил перед этими армиями задачу продолжать энергичное наступление с тем, чтобы выйти в глубокий тыл и перерезать коммуникации немецкой группы армий «Центр», не дать войскам этой группы отойти на тыловые оборонительные рубежи и создать условия для уничтожения немецко-фашистских войск во взаимодействии с другими армиями Калининского и Западного фронтов.

Войска 3-й ударной армии должны были развивать наступление в направлении Холм, Великие Луки, Витебск, а 4-й ударной армии — Торопец, Велиж, Рудня. При этом перед нашими войсками стояла задача выйти в районы Великие Луки и Велиж к 29 января.

Немецко-фашистское командование, стремясь не допустить выхода наших войск в треугольник Витебск, Орша, Смоленск, спешно перебрасывало из Франции для прикрытия этого района четыре пехотные дивизии. Указанный район, являющийся крупным узлом дорог, имел для врага исключительно важное значение. Через него шло снабжение группы армий «Центр» и осуществлялась связь между этой группой армий и группой армий «Север». Здесь же базировались все крупные тыловые учреждения и располагались наиболее важные аэродромы. В районе Смоленска находился штаб группы армий «Центр».

3-я ударная армия с 22 января соединениями левого фланга продолжала наступление в юго-западном направлении. В это же время войска правого фланга и центра армии оставались на месте. По мере продвижения командование армии было вынуждено выделять все большие силы для обеспечения открытого правого фланга. К концу января ее соединения растянулись на 250-километровом фронте от Ватолино до Великих Лук, что значительно снизило наступательные возможности армии. Соединения армии имели большой некомплект в людях и материальной части. Личный и конский состав был истощен длительными действиями в исключительно трудных условиях и при больших перебоях в снабжении. Все соединения армии находились в одном эшелоне. Армейский резерв состоял всего из двух батальонов. Встретив у Великих Лук сильное сопротивление до девяти батальонов врага, войска левого фланга оказались не в силах преодолеть его оборону и в первых числах февраля были вынуждены перейти к обороне.

Остановка войск 3-й ударной армии под Великими Луками вынуждала 4-ю ударную армию по мере продвижения на юг использовать значительную часть своих сил для обеспечения правого фланга.