Сражение перешло в фазу борьбы на измор. В резерве у Юшкевича еще оставались свежий танковый полк (30 танков) и стрелковая бригада. С их помощью он рассчитывал добить переброшенные немцами резервы и прорваться к шоссе. Вновь была предпринята перегруппировка 49-й танковой бригады: основной идеей наступления было использование открытого фланга обороняющихся. Юшкевич планировал отбросить его к северу и открыть своим войскам путь к шоссе. Весомость атаке должны были придать свежие 39-й отдельный танковый полк майора А.Ф.Бурды и 114-я стрелковая бригада.
1 декабря стало, по мнению немцев, самым тяжелым днем битвы в долине Лучесы. Сильная метель мешала советской артиллерии, но одновременно лишала немцев возможности использовать самое маневренное средство борьбы — авиацию. Ход с обходом «висящего в воздухе» фланга удался, и наступающие продвинулись к шоссе еще на четыре километра, одновременно расширив прорыв к северу. Группа Келлера была отброшена на северо-восток, ее командир был смертельно ранен. Для парирования кризиса к Лучесе были отправлены еще один батальон 253-й пехотной дивизии из XXIII корпуса и батальон САУ StuGIII «Великой Германии» из района Белого. На следующий день продвижение советской пехоты и танков к шоссе продолжилось, и оно оказалось на дистанции, позволяющей вести минометный обстрел, — всего два километра. Расширение прорыва позволило Юшкевичу высвободить дополнительные силы, рокировать их на правый фланг ударной группы 22-й армии и повторить успешный маневр по давлению на открытый фланг. Теперь немцы уже «чувствовали спинами» шоссе Оленино — Белый. Однако этот результат дорого обошелся 22-й армии: из 270 танков 200 уже были потеряны, потери в стрелковых соединениях достигали 60% численности. Юшкевич решил пойти ва-банк и изъял из состава 155-й стрелковой дивизии один полк с задачей вновь обойти открытый фланг немцев при поддержке остатков танков корпуса М.Е.Катукова. Перегруппировка войск должна была занять несколько дней, и начало очередной фазы наступление было назначено на 9.00 7 декабря.
Тем временем наступило затишье в районе Сычевки: 20-я армия производила перегруппировку сил и восстановление подбитых танков. Это позволило немцам перебросить к Лучесе тот последний батальон, который решает судьбу сражения. В роли последней соломинки выступила «пожарная команда 9-й армии» — боевая группа Беккера, уже показавшая себя с лучшей стороны в сражении на Вазузе. Группа Беккера была усилена 2-м мотоциклетным батальоном 2-й танковой дивизии, дивизионом артиллерии «Великой Германии», 3 танками и 2 самоходными орудиями. Начатая 4 декабря переброска осуществлялась частично по железной дороге, частично автотранспортом дивизии «Великая Германия». Уже ранним утром 6 декабря группа Беккера заняла исходное положение для контрудара. Они опередили советское наступление ровно на сутки. Предпринятая группой Беккера контратака оказалась совершенно неожиданной и нарушила подготовку советского наступления. Юшкевич все же решил не менять своих планов, и утром 7 декабря 22-я армия попыталась реализовать задуманный ранее маневр, но натолкнулась на усилившуюся оборону противника и, потеряв остатки танков, остановилась. Попытки вернуть инициативу в последующие дни успехом не увенчались, и 12 декабря Юшкевич получил приказ вывести 3-й механизированный корпус из боя для отдыха и пополнения. За неудачу наступления он поплатился своей должностью: его место во главе 22-й армии занял генерал-майор М.Д.Селезнев. Одновременно была выведена из боя и направлена в район Молодой Туд боевая группа Беккера. Ее место должны были занять куда более сильные резервы, высвободившиеся после ликвидации «котла» южнее Белого. Это была группа фон дер Медена 1-й танковой дивизии, группа Прауна 129-й пехотной дивизии, 12-я и 20-я танковые дивизии. Однако срезать вбитый в немецкую оборону клин не получилось. Окружавшие долину Лучесы леса, ранее замедлявшие наступление 22-й армии, теперь мешали контратаке крупных сил пехоты и танков немцев. Попытки в 20-х числах декабря пробиться на запад вдоль долины Лучесы, повторяя маршрут советского наступления, также потерпели фиаско. 1 января Модель приказал прекратить атаки против выступа в районе Лучесы. Вытянувшийся к шоссе Оленино — Белый «аппендикс», заставленный остовами танков и орудий, вплоть до эвакуации 9-й армии из Ржевского выступа был своего рода памятником сложностям в наступлении на закрытой местности.
Неудача наступления в долине Лучесы не повлияла на высокую оценку М.Е.Катукова как танкового командира. Более того, по директиве Ставки ВГК от 30 января 1943 г. он получил повышение. М.Е.Катуков был назначен командующим вновь формируемой 1-й танковой армией. В состав армии вошли участвовавший в наступлении 22-й армии 3-й механизированный корпус и многострадальный 6-й танковый корпус, переданный из 20-й армии Западного фронта.
Прорыв 41-й армии южнее Белого