11 декабря
Началось новое наступление советских войск. Однако удар 20-й армии, возглавляемой теперь генерал-лейтенантом М. С. Хозиным и получившей в поддержку 5-й танковый корпус (генерал-майор К. А. Семенченко), а также воссозданный 6-й танковый корпус (его возглавил полковник И. И. Ющук), вновь закончился неудачей.
39-я армия А. И. Зыгина и 30-я армия В. Я. Колпакчи, которые вели боевые действия в ранее второстепенных секторах, возобновили наступление севернее Ржева, но их атаки захлебнулись.
Неудачей закончился новый удар 22-й армии В. А. Юшкевича (вскоре он был сменен генерал-майором М. Д. Селезневым).
13 декабря
566 орудий и минометов в 10:00 открыли огонь по переднему краю и оборонительным сооружениям противника. В 12:15 с последним залпом артиллерии в атаку перешли штурмовые отряды. Прорвав первую линию обороны и ворвавшись в Великие Луки, атакующие части встретили возрастающее сопротивление врага. И все же к исходу дня подразделения 257-й дивизии, наступающие с северо-запада, и 357-й дивизии, наступающие с запада, вышли к реке Ловать и захватили мост на восточный берег. Весь следующий день в городе шли упорные бои, в результате которых, штурмующие овладели почти всей левобережной частью, за исключением крепости. 15 декабря в 14:00 окруженным через парламентеров было сделано первое предложение о капитуляции. Фон Засс, получивший накануне категорическое требование Гитлера не сдавать город, ответил отказом. Советским войскам не оставалось ничего другого, кроме как продолжить штурм города. Около 10 суток в городе шли ожесточенные огневые бои.
В боях подо Ржевом погиб рядовой Семен Акимович Архипов.
14 декабря
Западнее Ржева бойцы части, где командиром был тов. Бусаров, в результате четырехдневных боев заняли несколько опорных пунктов противника. В этих боях уничтожено до 700 вражеских солдат и офицеров. 75 немецких солдат взяты в плен.
В районе Великих Лук наши части вели бои по уничтожению блокированных немецких гарнизонов.
15 декабря
В результате упорных боев заняли два населенных пункта советские части в районе западнее Ржева. Уничтожено до 400 немецких солдат и офицеров. Разрушено 14 дзотов и 11 блиндажей.
B районе железной дороги Ржев – Вязьма наши части разрушали оборонительные сооружения противника. Артиллерийско-минометным огнем уничтожено несколько десятков вражеских дзотов, подавлен огонь 6 артиллерийских и 3 минометных батарей, рассеяно и частью уничтожено до батальона немецкой пехоты.
Капитан И. В. Смирнов и старший лейтенант М. Д. Шишкин были направлены парламентерами к начальнику Великолукского гарнизона для вручения ультиматума командования Красной Армии о прекращении бессмысленного сопротивления и ведения переговоров о судьбе гарнизона. В немецком штабе при попытке вручить пакет с текстом ультиматума комендант гарнизона Великих Лук фон Засс жестом отклонил пакет: «В переговоры не вступаю, пакет не принимаю…» Советские офицеры благополучно вернулись в свою часть.
В боях подо Ржевом погиб рядовой Анатолий Борисович Киричев.
18 декабря
В районе Великих Лук наши части, продвигаясь вперед, уничтожили свыше 300 немецких солдат и офицеров и захватили 2 танка, 9 орудий, 4 радиостанции, 22 автомашины, 10 пулеметов и 2 вещевых склада.
Советские летчики в воздушных боях сбили 26 самолетов противника.
19 декабря
Перегруппировав силы, 19 декабря противник нанес новый удар, на этот раз во фланг 19-й гвардейской дивизии. Угроза прорыва нашей обороны на юго-западе потребовала вновь усилить данный участок обороны, и 20 декабря туда были направлены 2 полка 249-й эстонской дивизии. 21–22 декабря противник предпринял ряд новых атак. Вечером 22 декабря из резерва фронта подошли 360-я сд и 100-я стрелковая бригада, которые также были использованы для укрепления обороны на юго-западном направлении. Это позволило советским войскам успешно отражать атаки, следовавшие вплоть до 25 декабря. Огромные потери, понесенные в ходе наступления, заставили германское командование взять оперативную паузу для подтягивания свежих сил и подготовки нового удара.
20 декабря
20 декабря, когда Жуков принял решение прекратить советские атаки, считают окончанием операции «Марс». Эти операции включали попытки немцев ликвидировать прорыв 22-й армии в долине Лучесы 23, 30 и 31 декабря 1942 года, которые не увенчались успехом (1 января 1943 года командующий немецкой 9-й армией В. Модель приказал прекратить атаки). Ликвидация советских войск, оказавшихся в окружении в районах прорывов, продолжалась до конца декабря.
Наступление Западного и Калининского фронтов провалилось. Территориальные приобретения были очень скромными (прорывы в долине Лучесы и северо-западнее Ржева). Войска 9-й немецкой армии заполнили фронт вновь образовавшегося Орловского выступа, южная сторона которого одновременно являлась северной стороной Курской дуги. По немецким планам летней кампании 1943-го 9-я армия должна была наступать на Курск с севера, навстречу войскам 4-й танковой армии Г. Гота. Однако потери, которые понесли дивизии 9-й армии в ходе второго Ржевско-Сычевского сражения, к весне-лету 1943 года восполнены не были. Более того, состояние 9-й армии заставило В. Моделя, авторитет которого после отражения нескольких крупных наступлений подо Ржевом летом и осенью 1942 года в глазах фюрера резко поднялся, настоять на отсрочке операции «Цитадель» на два месяца. Но и тогда, как считают некоторые историки, войска 9-й армии не сумели восстановиться полностью. Это стало одной из причин, по которым наступление на северной стороне Курской дуги быстро выдохлось.
Всего в Ржевско-Сычевской наступательной операции участвовали 545 070 человек, наши потери составили 70 373 убитыми (12,9 процента) и 145 301 ранеными.
21 декабря
Наши войска закреплялись на достигнутых рубежах и продолжали наступательные бои против окруженных гарнизонов противника. В районе Великих Лук наша часть, отбив контратаку немцев, уничтожила до 200 гитлеровцев, 6 танков, 2 артиллерийские и 3 минометные батареи. На другом участке немцы бросили в контратаку крупные силы пехоты и 50 танков. После ожесточенного боя, потеряв сотни солдат и 20 танков, противник отступил на исходные позиции. Разведывательная группа, действующая в тылу противника, разгромила немецкий отряд в 200 человек.
24 декабря
Поскольку к 24 декабря попытки противника пробиться в Великие Луки извне заметно ослабли, а затем и вовсе прекратились, командование 3-й ударной армии получило возможность перегруппировать силы и возобновить активный штурм города. Теперь для взятия Великих Лук дополнительно привлекались 249-я эстонская стрелковая дивизия и 47-я механизированная бригада.
25 декабря
В 13:00 после артиллерийской подготовки пехота при поддержке танков перешла в атаку. Обнадеживаемые обещаниями о скором прорыве кольца окружения извне гитлеровцы оказывали отчаянное сопротивление. После трех дней упорных боев части 257-й сд и 47-й мехбригады вышли к центру города. Крупные силы немецкой авиации подвергали наступающие части бомбардировке, им противодействовали советские истребители. В воздухе разыгрывались настоящие воздушные сражения. В отдельные часы 29 и 30 декабря в небе над городом находилось до 300 советских и немецких самолетов. К исходу 31 декабря весь город, за исключением железнодорожного узла и крепости, находился в руках советских войск.
26 декабря
В районе западнее Ржева, на участке части, где командиром был тов. Игошин, немецкая пехота и танки потеснили наше подразделение. Бойцы под командованием тов. Копрова с флангов нанесли контрудар противнику и вынудили его к поспешному отступлению. В течение дня гитлеровцы в бесплодных контратаках потеряли на этом участке убитыми до 400 солдат и офицеров и 10 танков.
В районе юго-западнее Великих Лук наши войска с боями заняли 15 населенных пунктов.
28 декабря
B районе Великих Лук наши подразделения после ожесточенного боя заняли два укрепленных узла сопротивления противника. Контратаки немцев успеха не имели. Гитлеровцы оставили на поле боя 300 трупов своих солдат и офицеров.
Западнее Ржева пехоте противника при поддержке танков удалось несколько потеснить одно наше подразделение. Бойцы под командованием старшего лейтенанта Третьякова нанесли немцам контрудар и восстановили положение. В бою уничтожено до роты гитлеровцев, подбито и сожжено 7 немецких танков.
30 декабря
В канун нового 1943 года, в районе глиняного карьера (недалеко от Зеленкино), неподалеку от немецких траншей и блиндажей действующие разведгруппы 707-го полка и 284-й отдельной разведроты дивизии, приняв друг друга за противника, вступили в бой. Обнаружив эту «схватку», немцы открыли шквальный пулеметно-минометный огонь, добавив неоправданных потерь убитыми и ранеными обеим группам.
31 декабря
Ровно в полночь на 1 января 1943 года советское командование по радио вновь обратилось к обороняющимся с предложением о капитуляции. Не получив ответа, штурм последних очагов обороны в Великих Луках был продолжен. Кровопролитные схватки разыгрывались за каждый дом, за каждое здание. Артиллеристы, неотрывно следуя в боевых порядках пехоты, прямой наводкой в упор расстреливали немцев. Понимая свою обреченность, гитлеровцы яростно отбивались. Они вели бешеный огонь с чердаков, из окон, подвалов. Улицы были завалены телами погибших. У каждого подъезда – десятки убитых. Отступая, гитлеровцы бросали своих раненых, вооружение, боеприпасы, автомашины. На улицах Долгой и Больничной захвачено много автомашин с грузами. Наибольших успехов в последних боях добилось подразделение Конящева. Его бойцы захватили 4 квартала города. Борьба за очищение города нередко доходила в некоторых домах до рукопашной. Автоматчик Забродин, вскочив в один из занятых немцами домов, лицом к лицу столкнулся в узком проходе с двумя солдатами противника. Ударом кулака сшиб с ног одного, а затем и второго немца, скрутил им руки, а затем, проникнув в забаррикадированную комнату, уничтожил еще 7 фашистов.