На западном участке бои в окружении вели остатки 6-го стрелкового и 1-го механизированного корпусов под командованием генерал-майора М. Д. Соломатина. С 8 по 14 декабря войска 41-й армии неоднократно пытались прорвать коридор шириной 3–5 км, отделяющий их от окруженных. По воспоминаниям командира корпуса М. Д. Соломатина, каждое утро через громкоговорители гитлеровцы сообщали окруженным частям, что командование корпуса вылетело в тыл, бросив их на произвол судьбы, предлагали сдаться в плен. К 14 декабря боеприпасы у окруженных были на исходе: на танк, орудие и миномет осталось по 5–6 снарядов и мин, на пулемет и автомат – 10–15 патронов, на винтовку – 5 патронов. Некоторое количество боеприпасов сбрасывалось с самолетов, но этого было недостаточно, к тому же весь занимаемый корпусом район простреливался артиллерией противника. В условиях, когда 20-я армия, которая по плану должна была прорваться навстречу войскам 41-й армии с востока, так и не преодолела вражеской обороны, продолжать действия корпуса в тылу врага было нецелесообразно.
Г. К. Жуков, по воспоминаниям Н. М. Хлебникова, все время, пока корпус генерала Соломатина был в окружении, почти безотлучно находился в штабе 41-й армии. В журнале боевых действий 1-го мехкорпуса есть запись: «Генерал армии т. Жуков приказал: в ночь с 15 на 16.12.42 г. уничтожить технику, с личным составом пробиться к своим частям…». Запись, пусть и косвенно, подтверждает слова Д. Гланца об отстранении Г. К. Жуковым командующего 41-й армией.
Операция прорыва началась в 23 часа. За 20 минут до начала ночной атаки части 41-й армии провели артиллерийскую подготовку, а затем дали отсечный огонь на флангах выхода. В деревне Клемятино, в направлении которой прорывались окруженные, были разведены три больших костра, чтобы выходящие могли правильно ориентироваться. В ночь на 16 декабря М. Д. Соломатин осуществил прорыв и вывел оставшиеся части из окружения.
К середине декабря операция «Марс», превратившаяся, по словам Д. Гланца, в кровавую бойню, окончательно выдохлась, что сознавали и Сталин, и Ставка, а возможно, и сам Жуков. Об упорном нежелании представителя Ставки видеть реальность говорит следующий факт: побывав в 39-й армии, он прислал ее командующему генерал-лейтенанту А. И. Зыгину и члену Военного совета В. Р. Бойко именные часы: «Награждаю Вас часами за взятие города Оленино и желаю дальнейших успехов. Генерал армии Г. К. Жуков. 13.12.42». Поселок Оленино был освобожден только 4 марта 1943 г.
Датой завершения операции «Марс» считается 20 декабря. Последним ее аккордом был выход в январе 1943 г. из вражеского тыла на другой стороне ржевского выступа в расположение войск Калининского фронта частей 2-го гвардейского кавалерийского корпуса Западного фронта. Скрывшись после неудачной попытки прорыва к своим войскам в конце ноября 1942 г. в лесах, там, где в июле, также в окружении, действовали кавалеристы 11-го кав. корпуса, они вначале вели диверсионную работу, нападали на немецкие гарнизоны в населенных пунктах. Но положение их ухудшалось. Люди жили в шалашах в условиях сильных морозов. Высокий снег, нехватка продовольствия и фуража: начались простудные заболевания, падеж лошадей, было много раненых и обмороженных. Конники снимали солому с крыш домов, разгребали снег и ножами резали сухую нескошенную траву, собирали мох и листья деревьев. На какое-то время выручили большие трофеи, захваченные при нападении на немецкий гарнизон в Холм-Жирковском. Но потом опять трудности. Стали продвигаться на запад, от одного партизанского отряда к другому. Немцы стягивали кольцо окружения. 24 декабря остатки 20-й кавалерийской дивизии и других частей двинулись к фронту на соединение с регулярными частями. «Изнуренные многодневными боями, изможденные, голодные, промерзшие бойцы были уверены, что командиры найдут выход из создавшегося положения. А командиры и сами подчас не знали, куда вести людей: посланные вперед разведчики не всегда возвращались в подразделение… Двигались преимущественно ночью, ориентируясь только по компасу, обходя населенные пункты… Часто попадали под вражеский огонь. Они входили вглубь леса и вновь блуждали без отдыха, без пищи, почти без боеприпасов. Люди понимали, что нужно во что бы то ни стало вырваться из окружения…» – писал автор книги о 20-й кавалерийской дивизии Н. П. Кудинов. В январе 1943 г. встретились с разведгруппой одной из дивизий Калининского фронта, посланной им навстречу. Одна часть окруженных прорвалась сама, навстречу второй были посланы танкисты из 3-го мехкорпуса. О выходе из вражеского тыла кавалерийской группы полковника Курсакова даже сообщило Совинформбюро 3 февраля 1943 г.