Крайне опасную брешь, возникшую в конце декабря между 2-й танковой армией и 4-й полевой армией, командующим которой стал генерал Хейнрици, закрыть так и не удалось. В начале января русские начали наступление из района восточнее Калуга, Белев и, расширяя эту брешь, достигли рубежа Юхнов, Сухиничи; затем они крупными силами вышли в район Дорогобужа восточнее Смоленска, перерезав железную дорогу Брянск – Вязьма. В результате энергично проведенного удара русские создали сильную угрозу выдвинутой далеко вперед 4-й полевой армии, которая по приказу Гитлера оставалась западнее Москвы и теперь медленно отходила между реками Ока и Москва. После очень напряженных боев 4-й полевой армии удалось в течение января восстановить связь со 2-й танковой армией в районе западнее Сухиничи и вместе с 4-й танковой армией, своим левым соседом, организовать оборону от Юхнова до Гжатска. Однако в тылу этой кое-как созданной обороны еще несколько месяцев держались силы противника. Они предпринимали постоянные атаки против железной дороги Смоленск – Вязьма, единственной коммуникации 4-й танковой и 9-й армий.
Обе эти армии и располагавшаяся между ними 3-я танковая армия стояли, казалось, перед катастрофой, когда русские в начале января по обе стороны верхнего течения Волги вновь начали наступление, которое они вели не только фронтально против немецкой обороны на реках Руза и Лама, но и в сочетании с широким маневром на окружение севернее Калинина, 4-я танковая армия и 9-я армия были оттеснены до рубежа Гжатск, Ржев. Одновременно превосходящие и подвижные в зимних условиях силы противника прорвали слабую оборону немецких войск западнее Калинина и разбили стоящую на правом фланге 16-й армии дивизию, которая обороняла побережье замерзшего к этому времени озера Селигер на фронте 120 км по обе стороны Осташкова.
Войска правого крыла продвинулись до города Холм, центр достиг Великих Лук, а особенно сильная группировка на левом крыле повернула частью сил сначала в район северо-западнее Ржева на юг, прорвала здесь немецкую оборону и затем атаковала с запада Ржев и Сычевку, где находился штаб 9-й армии, которой командовал генерал Модель. К тому времени, когда немецким войскам удалось задержать прорвавшегося противника и восстановить фронт западнее Ржева, другие силы русских прорвались на стыке 9-й и 16-й армий на Белый. Оттуда они зашли глубоко в тыл 9-й и 4-й танковой армий. Передовые отряды проводившего охват противника достигли района северо-западнее Вязьмы. 9-я и 4-я танковые армии были почти окружены. Снабжение их осуществлялось по железной дороге Смоленск – Вязьма – Ржев – Оленине, которой тоже с юга угрожал противник. Если бы эта железная дорога была перерезана между Смоленском и Вязьмой, то судьба обеих армий была бы решена. Но даже когда такая опасность была предотвращена, положение оставалось довольно отчаянным. Об отступлении теперь не приходилось даже и думать. Падеж лошадей и выход из строя механического транспорта, вызванные предыдущим отступлением, нехваткой фуража и перегрузкой, настолько снизили подвижность многих соединений, что дальнейшее отступление, если бы даже Гитлер дал на это согласие, здесь и на многих других участках фронта привело бы к тяжелейшим потерям в технике и соответственно еще больше снизило бы боеспособность войск. Тогда стало бы невозможно удерживать фронт даже после его сокращения.
Обеим армиям не оставалось ничего другого, как продолжать обороняться в большом открытом четырехугольнике, образованном железной дорогой Смоленск – Вязьма – Ржев – Оленино. В то время как натиск с востока и севера, за исключением нескольких случаев, когда немцы оказывались в трудном положении северо-западнее Ржева, был выдержан сравнительно легко, требовались нечеловеческие усилия, чтобы отражать постоянные атаки войск Калининского фронта в тылу почти отрезанных немецких армий. Командный пункт Калининского фронта располагался западнее командных пунктов немецких армий, находившихся севернее Белый. Оттуда командование фронтом осуществляло управление своими войсками и организовывало их снабжение.
Причудливо изгибавшаяся линия обращенного на север, восток, юг и запад фронта обеих немецких армий достигла наконец общей протяженности 600 км.