Активные наступательные действия Западного фронта из-за распутицы начались лишь 4 августа. В результате разрыв между началом операции двух фронтов увеличился до пяти суток. Наступление Западного фронта, как и соседнего, началось с мощной артиллерийской подготовки, в результате которой более 80 % огневых средств противника было выведено из строя. По обе стороны от поселка Погорелое Городище немецкая оборона была прорвана, и в прорывы устремились подвижные группы армий – 31-й – на Зубцов, 20-й – на Сычевку. К вечеру 6 августа прорыв был расширен до 30 км по фронту и 25 км в глубину. Войска вышли на подступы к рекам Вазуза и Гжать.
Отдавая дань героизму и самоотверженности советских воинов, стоит вспомнить здесь и о мероприятиях по выполнению знаменитого приказа № 227 от 28 июля 1942 г. В этот же день командование Западного фронта приказало приступить к формированию заградительных отрядов и штрафных рот. Позднее в докладе об операции Г. К. Жуков писал: «Для предупреждения отставания отдельных подразделений и для борьбы с трусами и паникерами за каждым отдельным атакующим батальоном первого эшелона на танке следовали особо назначенные Военными советами армий командиры. В итоге всех предпринятых мер войска 31-й и 20-й армий успешно прорвали оборону противника».
Сюда же можно добавить и появление директивы Ставки ВГК по результатам действий авиации двух фронтов в первые четыре-пять дней операции. Из 400 истребителей, выделенных для участия в операции, «при полном отсутствии авиации противника в первый день боя и при тройном превосходстве над противником в последующие дни» 140 самолетов вышло из строя: 51 истребитель – боевые потери, 89 – по техническим причинам. Ставка усмотрела здесь «наличие явного саботажа, шкурничества со стороны некоторой части летного состава, которая… стремится уклониться от боя». Предлагалось из такого летного состава создать штрафные эскадрильи и штрафные пехотные роты.
5 августа «в связи с общностью задач, проводимых в районе Ржева войсками Западного и Калининского фронтов, и для направления их в дальнейшем к единой, общей цели» Ставка ВГК возложила на генерала армии Г. К. Жукова руководство всеми операциями в районе Ржева. Последний предложил освободить Ржев силами 31-й армии Западного и 30-й армии Калининского фронтов уже 9 августа, 20-я армия рассчитывала освободить Сычевку 7 августа, а перешедшие в наступление 7 августа части 5-й армии должны были 9 августа соединиться с частями левого фланга 20-й армии.
В эти дни в дневнике Ф. Гальдера появляется тревога об «участке большого прорыва» и намечаются меры для его закрытия. К. Типпельскирх писал: «Прорыв удалось предотвратить только тем, что три танковые и несколько пехотных дивизий, которые уже готовились к переброске на южный фронт, были задержаны и введены сначала для локализации прорыва, а затем и для контрудара».
Контрудар немецкие войска осуществили от Сычевки и из района Карманово. Развернулось мощное встречное сражение, когда обеими сторонами в бой были введены все войска, предназначенные для действий на зубцовском, сычевском и кармановском направлениях. Во второй половине 9 и в течение 10 августа сражение достигло кульминационной точки. По данным начальника штаба 20-й армии генерал-майора Л. М. Сандалова, Западный фронт ввел в бой 800 танков, а с немецкой стороны в сражении участвовало 700 танков. Активно действовала в этом сражении и авиация обеих сторон.
К сожалению, даже при наличии такого количества танков, которые были основой трех подвижных групп Западного фронта, «войска не смогли развить тактический успех в оперативный». Группы не располагали необходимыми средствами связи и органами управления, отсутствовала боевая сработанность со штабами, включенные в состав групп строевые части не были обучены совместным действиям с танковыми частями, группы не имели приданной артиллерии, в первую очередь противотанковой. В результате только одна из групп за девять часов 7 августа получила четыре разноречивых приказа, другая потеряла связь со своей армией на двое суток, третья «заблудилась» и в течение нескольких дней действовала в отрыве от своей группы. Некоторые части были брошены в бой без разведки, с ходу, против хорошо организованной противотанковой обороны противника и понесли большие потери. Из-за слабого инженерного обеспечения только одна из частей на переправе потеряла более 20 танков.