Перейдя в атаку, главные силы 59-й армии, в частности ее 6-й стрелковый корпус, имевший в первом эшелоне две стрелковые дивизии, во втором — одну стрелковую дивизию с танковой бригадой, и подвижный отряд в составе одной танковой бригады в-первый же день встретили упорное сопротивление противника. В течение дня они сумели вклиниться в оборону врага всего лишь на глубину до 1 км, овладев при этом, первой траншеей и местами подойдя ко второй траншее главной полосы обороны. Большое значение для дальнейшего развития наступления имело то, что в полосе 239-й стрелковой дивизии 6-го стрелкового корпуса один из полков достиг р. Питьба и захватил плацдарм на ее правом берегу. В ночь на 15 январи здесь была построена саперами переправа через реку из фашин и бревен и созданы условия для переброски танков и артиллерии.

Более успешно в этот день действовали соединения левого фланга 59-й армии. Части 58-й отдельной стрелковой бригады и 225-й стрелковой дивизии, усиленные двумя аэросанными батальонами, наступали в обход Новгорода с юга. Переправившись в ночь на 14 января по неокрепшему льду через оз. Ильмень, они внезапно, без артиллерийской подготовки, нанесли удар по противнику южнее Новгорода. Хорошо подготовленная внезапная ночная атака дала хорошие результаты. Развивая наступление, наши части разгромили на западном берегу оз. Ильмень до двух батальонов противника, овладели рядом опорных пунктов и к исходу дня расширили захваченный плацдарм до 6 км по фронту и до 4 км в глубину, что обеспечило развертывание южнее Новгорода новых сил для развития удара по врагу.

Командующий 59-й армией, решив использовать успех, достигнутый на этом направлении, ввел 15 января в бой южнее Новгорода стрелковую дивизию из второго эшелона армии, а также батальон бронеавтомобилей, переданный в армию из резерва фронта. Одновременно, с целью развития наметившегося прорыва вражеской обороны севернее Новгорода, в полосе наступления 239-й стрелковой дивизии была введена в бой 16-я танковая бригада с самоходно-артиллерийским полком, намечавшаяся для развития наступления после прорыва всей главной полосы обороны, а затем и 65-я стрелковая дивизия с 29-й танковой бригадой из второго эшелона корпуса.

Ввод в бой свежих сил, поддержанных авиацией, обеспечил более успешное наступление 6-го стрелкового корпуса на направлении главного удара армии. Однако сопротивление врага не ослабевало.

В течение 15—16 января ожесточенные бои продолжались. В эти дни соединения корпуса окружили и разгромили ряд гарнизонов противника в его опорных пунктах и медленно продвигались в заданных направлениях. 65-я стрелковая дивизия завершила прорыв всей главной полосы обороны вражеских войск и продвинулась на 5—7 км. Танковые бригады и другие соединения корпуса вышли к железной дороге Чудово — Новгород и начали атаку одного из основных узлов сопротивления врага — Подберезье. Борьба за этот узел носила наиболее ожесточенный характер. Удерживая этот район, противник перекрывал основные пути, по которым соединения 6-го стрелкового корпуса должны были выходить на тылы всей его группировки, действовавшей в районе Новгорода. В целях усиления гарнизона Подберезья вражеское командование 16 января перебросило сюда 102-й пехотный полк 24-й пехотной дивизии. Но это не помогло. Войска корпуса 17 января штурмом овладели этим сильным узлом обороны врага.

Таким образом, за три дня упорных боев была прорвана главная полоса обороны противника, разгромлены его силы на этом решающем участке и расширен прорыв до 20 км по фронту и до 8 км в глубину.

К этому же времени оборона вражеских войск была прорвана и южнее Новгорода. Судьба группировки 18-й армии противника, оборонявшей позиции в районе Новгорода, была фактически предрешена.

Для ликвидации образовавшегося прорыва противник качал перебрасывать под Новгород из районов Мга и Чудово части 24-й и 21-й пехотных дивизий, из района Сольцы — части 290-й пехотной и из района южнее Ст. Русса — части 8-й легко-пехотной дивизии.

В последующие дни, несмотря на возросшее сопротивление противника, войска 59-й армии при поддержке артиллерии и авиации продолжали медленно продвигаться вперед, охватывая группировку немецко-фашистских войск в районе Новгорода с севера и юга. Медленный темп продвижения войск 59-й армии объясняется плохим управлением войсками со стороны командования армии и корпусов, наличием у врага сильных укреплений, крайне неблагоприятными условиями лесисто-болотистой местности, бездорожьем и наступившей оттепелью. Медленный темп продвижения наших войск позволял немецко-фашистскому командованию маневрировать войсками, стягивая части с неатакованных участков фронта к участкам прорыва севернее и южнее Новгорода. Так, 16 января южнее Новгорода были введены в бой части кавалерийского полка «Север». 17 января на участке севернее Новгорода в бой вступили части 121-й пехотной дивизии, переброшенные из района Тосно.

Утром 16 января перешли в наступление на любаньском направлении войска 54-й армии под командованием генерал-лейтенанта Рогинского С. В. Сковывая противника активными действиями, они затрудняли ему дальнейшую переброску войск на новгородское направление.

18 января в сражение был введен второй эшелон 59-й армии— 112-й стрелковый корпусе 122-й танковой бригадой. Корпус имел задачу нанести удар в направлении Долгово, Финев Луг и совместно с войсками 54-й армии разгромить группировку врага, оборонявшую позиции в районах Любань и Чудово. Ввод этого корпуса в сражение, кроме того, обеспечивал ударную группировку от возможных ударов противника с направления Финев Луг.

Убедившись в безуспешности дальнейшего сопротивления и боясь оказаться окруженным, противник с 18 января начал отход из района Новгорода на Люболяды, Батецкая. К этому времени единственная дорога, по которой вражеские войска могли отойти на запад, уже находилась под огнем войск 59-й армии, наступавшей на Люболяды с севера и юга. Авиация 14-й воздушной армии наносила удары по отходившим колоннам противника.