На второй день сражения немцы попытались нанести запланированный контрудар по флангам русского клина силами 24-го танкового корпуса генерала Вальтера Неринга. 16-я танковая (145 танков и САУ) и 20-я танко-гренадерская (73 танка) дивизии нацеливались на юг из района Кельце, а 17-я танковая дивизии (156 танков и САУ) – из района Пиньчув на север. Клещи должны были сомкнуться у Лесува. Однако 17-я танковая дивизия к этому времени сама оказалась зажата между флангами двух советских танковых армий и вынуждена была перейти к обороне в районе Хмельника.

Столкнувшись с резервами противника, генерал Лелюшенко решил приостановить наступление передовых отрядов, совершить двусторонний охват частей 17-й танковой дивизии и во взаимодействии с 6-м гвардейским танковым корпусом 3-й танковой армии нанести одновременно удары по обоим ее флангам. С фронта предполагалось сковать противника двумя танковыми бригадами и артиллерией, выведенной на прямую наводку. К исходу дня после ожесточенного боя 17-я танковая дивизия была окружена частями 10-го танкового и 6-го механизированного корпусов и, потеряв почти всю технику, стала пробиваться на север. Советские войска заняли Хмельник – узел сопротивления второй полосы обороны.

В районе Лесува 61-я гвардейская Свердловско-Львовская танковая бригада полковника Н.Г. Жукова схлестнулась с 501-м тяжелым танковым батальоном майора Сэмиша, имевшем в строю 54 обычных «тигра» и 18 «королевских». Бригада встретила врага в оборонительных боевых порядках и сумела отразить удар. Однако и сама понесла тяжелые потери. В бою погибли и советский комбриг, и немецкий комбат.

16-я танковая дивизия противника была скована 49-й механизированной бригадой в районе Радомице, а затем подверглась удару главных сил 4-й танковой армии.

«Почти два дня, – живописует Д.Д. Лелюшенко, – длилось кровопролитное танковое сражение, в котором участвовало до 1000 танков. Ряд населенных пунктов и рубежей переходили из рук в руки, стрельба велась в упор, пылали танки. Гитлеровцы стремились обойти наши фланги, но тут же натыкались на противотанковые орудия, поставленные в засаду. Ночью на 14 января бой шел с нарастающей ожесточенностью. Танки перемешались, с трудом можно было различить, где свои, где чужие.

К утру неприятелю было нанесено крупное поражение, более 180 танков 16-й и 17-й танковых дивизий противника пылало на поле боя. Штаб 16-й танковой дивизии врага был пленен, а 20-й моторизованной – разгромлен, офицеры спасались бегством».

Корпус Неринга отступил на север, к Кельце.

В этих боях высокой оценки удостоились противотанковые орудия БС-3, созданные Василием Грабиным специально для борьбы с «тиграми». Переделанная из 100-мм корабельной пушки Б-34, мощнейшая БС-3 имела один неприятный конструктивный недостаток: подпрыгивала при выстреле, сбивая прицел и стремясь искалечить наводчика. Но зато и дырявила любую бронетехнику с полутора километров. Так, отражая атаку 17-й танковой дивизии, две батареи из состава 199-й легкой артбригады, «стреляя на дистанции свыше 1000 м, поражали самоходные 75-мм орудия и танки Т-4, сами находились вне досягаемости прямого выстрела бронеединиц противника».

Тем не менее вражеские контратаки срывали предусмотренный планами график движения, вызывая неудовольствие командармов. Рыбалко выговаривал командиру 6-го гвардейского танкового корпуса генерал-майору В.В. Новикову:

«Вы потеряли время и управление корпусом. Категорически приказываю к утру 14.1.45 главными силами быть на западном берегу р. Нида. Подтяните корпус в кулак, не разбрасывайтесь. Противник в худшем положении, его надо бить, а не уклоняться от него».

В течение дня 14 января основные силы 3-й гвардейской танковой армии вброд и по наведенным мостам, потеряв в общей сложности застрявшими и затонувшими 25 боевых машин, переправились через реку Нида, не позволив противнику закрепиться на этом рубеже. Южнее при поддержке двух танковых корпусов успешно продвигались вперед войска 5-й гвардейской армии генерал-полковника А.С. Жадова (32, 33, 34-й гвардейские стрелковые корпуса).

Таким образом, в трехдневный срок оборона немцев перед сандомирским плацдармом была взломана. Войска 1-го Украинского фронта перешли к преследованию: 4-я танковая армия обходила Кельце с юга, армия Рыбалко 15 января двумя танковыми корпусами вышла к реке Пилица, захватив плацдармы на ее левом берегу. Вслед за ними наступали общевойсковые армии.

По мере продвижения вперед между 5-й гвардейской и 60-й армиями образовался разрыв, в который командующий фронтом ввел 59-ю армию (43-й, 115-й стрелковые корпуса, 245-я стрелковая дивизия), переподчинив ей 4-й гвардейский Кантемировский танковый корпус генерал-лейтенанта П.П. Полубоярова (197 танков, 42 самоходные установки, 82 бронемашины) и 17-ю артиллерийскую дивизию прорыва генерал-майора С.С. Волкенштейна.

К исходу 15 января войска 5-й гвардейской армии вышли к Пилице, а 59-й и 60-й – к третьей полосе обороны противника северо-восточнее Кракова.

Глубокий прорыв 1-го Украинского фронта и начавшееся наступление 1-го Белорусского фронта поставили немецкие войска, оборонявшиеся вдоль Вислы, между пулавским и сандомирским плацдармами, перед угрозой окружения. Командующий 4-й танковой армией генерал Франц Грезер отдал приказ об отводе дивизий 42-го армейского корпуса в район Скаржиско-Каменна. Обеспечивая его отход, противник усилил сопротивление в районе Кельце. Отброшенные сюда соединения 24-го танкового корпуса Неринга и части 72-й пехотной дивизии усилили оборону города, который с трех направлений штурмовали соединения 3-й гвардейской, 13-й и 4-й танковой армий. Кельце пал вечером 15 января. Одновременно войска 6-й армии (22-й, 74-й стрелковые корпуса, 359-я стрелковая дивизия) преследовали соединения 42-го корпуса, отходившие из выступа севернее Сандомира. Перейдя в наступление в 16 часов, они овладели городами Островец и Опатув. Вместе с 25-м танковым корпусом генерал-майора Е.И. Фоминых наперерез врагу продвигались на север дивизии 3-й гвардейской армии Гордова (76, 120, 21-й стрелковые корпуса).

С самого начала советского наступления генерал Гудериан убеждал Гитлера бросить «свои баталии в Вогезах» и поскорее возвращаться в Берлин и этим «хотя бы только внешне перенести центр тяжести наших боевых действий снова на Восток». Фюрер, увлеченный планами разгрома англо-американцев, отнекивался и повторял, что сил на Восточном фронте вполне достаточно. Однако постепенно и до него дошло, что дела на Востоке идут не совсем так, как ему представлялось. 15 января «Верховный главнокомандующий Вермахта» решил перенести свою ставку в имперскую канцелярию и по ходу дела, ни с кем не советуясь, принял полководческое решение, которое повергло в отчаяние начальника Генерального штаба ОКХ: немедленно перебросить танковый корпус «Великая Германия» из Восточной Пруссии в район Кельце и предотвратить прорыв в направлении Познани. В состав корпуса, которым командовал генерал Дитрих фон Заукен, входили парашютно-танковая дивизия «Герман Геринг», мотодивизии «Великая Германия» и «Бранденбург».

Гудериан считал, что, во-первых, «немедленно» не получится, во-вторых, корпус «Великая Германия» находится именно там, где ему и надлежит быть, в-третьих, нужные войска можно взять в Курляндии, где от них нет никакого толку, или перебросить с Западного фронта, прекратив там наступательную активность:

«Необходимо упомянуть, что эшелоны с боевыми частями этого корпуса уже все равно не успели бы прибыть вовремя, чтобы остановить наступление русских, но были бы сняты с оборонительных рубежей в Восточной Пруссии в такое время, когда там назревал кризис русского наступления. Их вывод оттуда в настоящее время означал бы, что в Восточной Пруссии начнется такая же катастрофа, какая произошла на Висле. Эти боеспособные дивизии находились на железнодорожных станциях, в то время как шли бои, решающие исход войны».

Когда Гудериан не согласился с приказом, Гитлер «пришел в ярость» и настоял на своем. Сутки спустя «вышел из себя» Гудериан, узнав, что фюрер отдал распоряжение снять с Западного фронта 6-ю танковую армию СС, но направить ее не на Одер, а в Венгрию для деблокирования Будапешта.