Но 17-й танковый корпус находился на Осетровском плацдарме и должен был войти в прорыв в полосе 1-й гвардейской армии, а она продвигалась медленнее – на 1,5–2 км на флангах, а в центре всего лишь на 300–400 м. Для ускорения прорыва были введены 25-й, 18-й и 17-й танковые корпуса, но они угодили на минные поля, понесли потери и вынуждены были приостановить атаки до подхода саперов. Представитель Ставки генерал-полковник артиллерии Н. Н. Воронов, узнав, что танки остановились, приказал продолжать наступление, заявив: «Пусть мы потеряем еще столько же танков, но зато наши подвижные соединения завтра вырвутся на оперативный простор». К счастью, этот приказ по какой-то причине не был выполнен.
К исходу 16 декабря 6-я армия продвинулась на 4–5 км, а 1-я гвардейская – на 2–3 км. 3-я гвардейская армия продвижения не имела.
17 декабря в наступление пошли танковые корпуса. К исходу дня войска 6-й армии прорвали оборону противника на участках Новая Калптва, Дерезовка. 17-й танковый корпус двинулся к Кантемировке.
Войска 1-й гвардейской армии прорвали оборону 3-й пехотной итальянской дивизии и 298-й пехотной дивизии немцев и ввели в прорыв 18-й, 24-й и 25-й танковые корпуса. 3-й гвардейская также прорвала оборону противника. 18 декабря 1-й гвардейский механизированный корпус совместно с 14-м стрелковым корпусом этой армии вышли на рубеж Астахов, Коньков, Боковская, Старый Земцов.
5-я танковая армия генерал-лейтенанта П. Л. Романенко форсировала Чир и захватила плацдарм протяженностью 15 км по фронту и до 5 км в глубину.
К исходу 18 декабря оборона итальянцев на Дону была прорвана, и советские войска вышли на оперативный простор. 19 декабря 17-й танковый корпус овладел Кантемировкой, перерезав коммуникации между Ростовом и Воронежем.
24-й и 25-й танковые корпуса развивали наступление на Тацинскую и Морозовск.
24-й танковый корпус за 19–24 декабря продвинулся на 240 км, громя тылы 8-й итальянской армии. В 7:3024 декабря он атаковал железнодорожную станцию и аэродром поселка Тацинская. На аэродроме базировались 50-я, 102-я, 105-я, 500-я, 700-я и 900-я немецкие транспортные авиагруппы, в которых на 24 декабря числился 261 самолет Ю-52. Они снабжали 6-ю армию.
130-я танковая бригада перерезала железную дорогу Мороловск – Тацинская и перекресток шоссейных дорог юго-восточнее Тацинской. В 9 часов она ворвалась на аэродром и уничтожила часть самолетов и застигнутый врасплох летный состав, 2-й танковый батальон 130-й бригады захватил станцию Тацинская, уничтожив стоящие на путях эшелон с самолетами и эшелон с горючим. 4-я гвардейская танковая бригада атаковала поселок Таловский и вышла на северную окраину Тацинской, а 54-я танковая бригада – на южную окраину.
В 11 часов части 11-й немецкой танковой дивизии, имевшей 22 танка, захватили Скосырскую, отрезав 24-й танковый корпус. В 17 часов части 24-го танкового корпуса заняли круговую оборону в Тацинской. Среди трофеев было, по советским данным, свыше 300 самолетов. Комкор Баданов утверждал, что уничтожил 431 самолет, что превышало общее число самолетов, снабжавших Сталинград, а также 84 танка, что почти вчетверо превышало число танков 11-й танковой дивизии, которая потеряла 15 убитых и 74 раненых. А на аэродроме немцы потеряли только 23 «юнкерса» и несколько связных «Физиелер-Шторьхов», поскольку большинство самолетов успели улететь. Кроме того, был уничтожен эшелон с поврежденной авиатехникой. После захвата Тацинской у 24-го корпуса осталось лишь 0,2 заправки горючего и 0,5 комплекта боеприпасов. Горючего хватило на 50 км пути, а на каждое танковое орудие осталось 35–40 снарядов. 17-я воздушная армия имела 14 транспортных самолетов Ли-2, но даже не сделала попытку наладить воздушный мост с Тацинской. К началу рейда в танковом корпусе было 96 Т-34 и 63 Т-70, а к 28 декабря осталось лишь восемь Т-34 и 3 Т-70. Корпус также потерял около 10 тыс. убитыми и ранеными.
23 и 24 декабря 25-й танковый корпус генерала Павлова вел бой с частями 306-й пехотной дивизии и занял Урюпин, но не смог захватить аэродром в Морозовске. Базировавшиеся на него «Хейнкели»-111 успели улететь в Новочеркасск до того, как к аэродрому приблизились советские танки, которые попали под огонь зениток. Из Новочерасска «Хейнкели» и «Штуки» бомбили танки Павлова в Урюпине и нанесли им серьезные потери, так что в строю остались лишь 25 танков с ограниченным запасом горючего.
1-й гвардейский механизированный корпус, овладев Милютинской, наступал в направлении Морозовска. 18-й танковый корпус, форсировав Богучарку, 19 декабря овладел Мешково и отрезал пути отхода с Дона главных сил 8-й итальянской армии. 21 декабря подошли стрелковые дивизии. 22 декабря 18-й танковый корпус овладел Ильичевкой, Всрхне-Чирским, а затем повернул на юго-запад к Миллерово.
Стрелковые дивизии 1-й и 3-й гвардейских армий 22 декабря окружили в районе Арбузовка – Журавка крупные силы 8-й итальянской армии: часть 298-й немецкой, 3-ю, 9-ю, 52-ю итальянские пехотные дивизии и легионы «23 марта» и «3 января». 24 декабря 15 тыс. итальянцев сдались в плен.