Перед войсками 10-й армии на фронте протяженностью в 72 км оборонялись три пехотные дивизии противника, то есть каждая пехотная дивизия в среднем обороняла полосу шириной 24 км. На участке же прорыва 10-й армии находились один полк 321-й и один батальон 131-й пехотных дивизий противника. Следует отметить, что в полосе наступления армии были также очень слабые и тактические резервы противника. Ближайшие его оперативные резервы были уже втянуты в бои севернее Спас-Деменска. Что касается соединений противника, перебрасываемых из района Орла, то они направлялись немецко-фашистским командованием против армий, наносивших главный удар. Все это вместе взятое создавало более выгодные условия для наступления войск 10-й армии.

Поэтому перешедшим в наступление с утра 10 августа войскам 10-й армии уже в течение первого дня удалось прорвать главную полосу обороны противника на фронте 8 км и продвинуться в глубину до 6 км. В течение 11 августа прорыв был расширен до 10 км по фронту и в глубину.

Однако необходимыми для развития обозначившегося успеха силами и средствами 10-я армия не располагала. Поэтому командующий войсками Западного фронта решил в целях развития обозначившегося успеха на южном участке спас-деменского выступа перегруппировать из полосы 10-й гвардейской армии в район севернее Кирова 5-й механизированный корпус и ввести его в прорыв в полосе 10-й армии в направлении на Воронцово. Следует отметить, что в корпусе находилось значительное количество английских легких танков «Валентайн», которые были недостаточно маневренными на поле боя, имели слабое вооружение и были более уязвимыми для огня противника, чем наши отечественные танки.

Во исполнение решения командующего войсками Западного фронта 5-й механизированный корпус 12 августа начал выдвижение из района Векитнова. К исходу этого же дня корпус, совершив 130-километровый марш, сосредоточился в 5 км севернее г. Киров. 13 августа он был передан в состав 10-й армии.

В соответствии с решением командующего фронтом командующий войсками 10-й армии поставил 5-му механизированному корпусу задачу нанести удар в направлении Воронцово, Шуи и перерезать Варшавское шоссе в этом районе. В дальнейшем корпус должен был наступать вдоль Варшавского шоссе на юго-запад изахватить переправы через р. Десна юго-восточнее Стряны.

Корпус с утра 13 августа приступил к выполнению поставленных задач. Но в силу того, что противник успел отошедшими войсками занять оборону на заранее подготовленном промежуточном рубеже, корпус успеха не имел. Соединения и части корпуса из-за плохой разведки неожиданно встретили организованное сопротивление противника и втянулись в затяжные бои в районе южнее Тягаево. Одним из серьезных недочетов, обусловивших неудачные действия 5-го механизированного корпуса, была слабая организация боевого обеспечения войск, особенно противовоздушной обороны. Так, например, 13 августа 60 самолетов противника нанесли удар по боевым порядкам корпуса. Средства противовоздушной обороны не были готовы к отражению этого удара. 16 августа авиация противника произвела пять налетов по частям корпуса, вследствие чего корпус понес значительные потери.

В последующие три дня, до 16 августа включительно, войска 10-й армии вместе с 5-м механизированным корпусом продвинулись еще на 5—10 км. 16 августа 5-й механизированный корпус был выведен в резерв фронта.

Хотя наступление войск Западного фронта севернее и южнее спас-деменского выступа развивалось медленными темпами, тем не менее создавалась реальная угроза выхода наших войск на тылы группировки противника, находившейся в районе Спас-Деменска. В связи с этим немецко-фашистское командование приняло решение отвести свои войска, находившиеся в спас-деменском выступе. Отход начался 12 августа.

Разведка фронта установила отход противника, и войска 49-й армии под командованием генерал-майора Гришина И. Т. по приказу командующего войсками фронта перешли в преследование.

В течение 13 августа войска 49-й армии продвинулись до 25 км и во взаимодействии с войсками 33-й армии освободили город и железнодорожную станцию Спас-Деменск. В последующие дни продвижение имелось лишь в полосах 49-й и 10-й армий, которые к 20 августа вышли на рубеж Цирковщина, Зимцы, Гуриков, Мал. Савки.

Как и предусматривалось планом операции, войска Калининского фронта перешли в наступление 13 августа, то есть на шесть дней позже войск Западного фронта. Здесь, так же как и на Западном фронте, борьба за главную полосу приняла затяжной характер. За 5—6 дней боев войскам левого крыла фронта удалось лишь вклиниться в оборону противника на глубину 5—6 км.

На левом крыле Западного фронта, в связи с тем, что основные силы войск противника были втянуты в бой против ударной группировки фронта, создались благоприятные условия для перехода в наступление войск 50-й армии, которой командовал генерал-лейтенант Болдин И. В. Войска этой армии по приказу командующего фронтом 14 августа перешли в наступление. За три дня они продвинулись на глубину до 25 км и вышли на подступы к Жиздре. 16 августа Ставка Верховного Главнокомандования приказала командующему войсками Западного фронта передать 50-ю армию в состав Брянского фронта. Одновременно, с 17 августа, устанавливалась новая разграничительная линия между войсками Западного и Брянского фронтов: Мещовск, Матчино, Ст. Пробуждение, Запрудное, Людиново, Бытош, р. Ветьма (до ее устья), Хотимек, Пропойск, Нов. Быхов (все пункты, кроме Людиново, Пропойск и Нов. Быхов, для Западного фронта включительно). К этому времени войска Брянского и Центрального фронтов вышли на подступы к Людиново, Дятьково, Брянск.