Советский план операции против LIII армейского корпуса представлял собой асимметричные «канны» с сильным левым крылом (3-я танковая армия) и более слабым правым (16-я армия). К моменту перехода в наступление 16-я армия имела в своем составе девять стрелковых, три кавалерийские дивизии, четыре отдельные стрелковые бригады, семь танковых бригад. Однако из всего этого состава армии для нанесения главного удара выделялись только одна стрелковая дивизия, две кавалерийские дивизии 1-го гвардейского кавалерийского корпуса и 10-й танковый корпус, в котором оставалось только 50 танков. Остальные части и основные силы артиллерии действовали в центре и на правом фланге армии.

Согласно плану 3-я танковая армия, действуя первоначально в полосе шириной 16 км, должна была после прорыва обороны разойтись «веером», формируя собственно окружение, его внешний и внутренний фронты. Именно такой «веер» в несколько увеличенном масштабе впоследствии сформирует сталинградский «котел» для 6-й армии Паулюса.

Внутренний фронт окружения LIII корпуса должна была образовать группа Д.К.Мостовенко, созданная вокруг 3-го танкового корпуса. Она наносила удар на фронте 8 км, имея в первой линии не одну стрелковую дивизию, как намечалось по плану операции, а согласно решению генерала Мостовенко — две стрелковые дивизии и две танковые бригады.

Собственно окружение должны были формировать группы Копцова и Богданова, созданные в интересах 15-го и 12-го танковых корпусов соответственно. Группа Копцова, имея в первом эшелоне одну стрелковую дивизию, наносила удар на фронте 2 км. Группа Богданова (12-й танковый корпус) имела такое же построение, как группа Копцова. Обе группы должны были соединиться с войсками 16-й армии и тем самым замкнуть окружение. Предполагалось, что оборона противника будет прорвана пехотой, а 12-й и 15-й танковые корпуса будут двигаться во втором эшелоне до форсирования пехотой реки Вытебеть. После этого они должны были войти в прорыв и развивать успех, завершая окружение и уничтожение противника.

Внешний фронт окружения должен был формироваться третьим эшелоном 3-й танковой армии (1 -я гвардейская мотострелковая дивизия). Дивизия В.А.Ревякина должна была следовать за группой С.И.Богданова, а после выхода на оперативный простор развернуться на юг.

В резерв 3-й танковой армии выделялись одна танковая бригада и один мотоциклетный полк. Из состава южной группы 61-й армии П.А.Белова должны были наступать две стрелковые дивизии и три стрелковые бригады, обеспечивая левый фланг 3-й танковой армии.

В 6.15 22 августа после авиационной и полуторачасовой артиллерийской подготовки армии перешли в наступление.

Ударная группа 16-й армии в составе 7-й и 2-й гвардейских кавалерийских дивизий совместно с частями 322-й стрелковой дивизии переправилась через реку Жиздра и начала наступление. Однако продвинуться удалось всего на 200—300 м. Далее, ввиду своего слабого состава и лесистого характера местности, в течение всей операции успеха в прорыве позиционной обороны не имела и вела бой на исходном рубеже. Остальные части левого фланга 16-й армии медленно вытесняли противника и к 29 августа продвинулись всего на 1—5 км.

Группа Мостовенко, действуя стрелковыми частями, усиленными танками, по лесистой местности в обход узлов сопротивления противника, с последовательной их ликвидацией, вышла к 24 августа к реке Вытебеть и 26 августа овладела Бело-Камень, но в дальнейшем продвижения не имела. За всю операцию группа продвинулась на 5—6 км.

Первые эшелоны (стрелковые дивизии) групп Копцова и Богданова уже в первой половине 22 августа продвинулись в глубину обороны противника на 4—5 км. Однако взлом обороны проходил медленно, и немцы успели перебросить на направления ударов групп 3-й танковой армии части танковых дивизий. Встреченные вторыми эшелонами обороны с танками и не поддержанные своими танками, были остановлены.

По плану операции вторые эшелоны этих групп, т.е. танковые корпуса, должны были принять участие в бою только после того, как пехота форсирует р. Вытебеть. Это значило, что две стрелковые дивизии должны были продвинуться на 12—16 км. Расчет советского командования на удар по ослабленному флангу немецкого наступления оправдался лишь частично. Стрелковые дивизии смогли пройти лишь половину пути до реки, и танковые корпуса пришлось вводить в бой, а не в прорыв.

Соответственно новой задаче танковые бригады двух корпусов поспешно выдвигались вперед без заранее организованной разведки новых маршрутов. В результате они попадали на минные поля, болотистые участки леса и, естественно, отстали от пехоты. После перегруппировок и ряда повторных атак части 3-й танковой армии продвинулись к 26 августа еще на 2—3 км, но дальнейшего успеха не имели. Наметившийся прорыв был «запечатан» немцами.

1-я гвардейская мотострелковая дивизия вместо прикрытия южного фланга наступления была введена в бой уже 23 августа в направлении на Сметскую, т.е. между группами Мостовенко и Копцова. К 25 августа овладела этим населенным пунктом и, выровняв общий фронт наступающих частей, продолжала вести безуспешный бой в полосе 4 км. В дальнейшем дивизия продвижения также не имела.

Ударная группа 61-й армии к 29 августа имела продвижение на правом фланге 3—4 км и на левом фланге — 1 км.

Главной причиной неуспеха было малое продвижение групп Копцова и Богданова, которые прошли всего 4—7 км и не смогли добиться выхода на оперативный простор. К 29 августа части левого крыла Западного фронта перешли к обороне.

В целом бои за «Сухиничскую дугу» можно охарактеризовать как успешную оборонительную операцию Западного фронта, предотвратившую окружение трех армий и исключившую из состава наступающих на Сталинград и Кавказ войск две сильные танковые дивизии старого формирования.

Впоследствии один из участников боев в районе Сухиничей с немецкой стороны скажет:

«Плотность артогня, по высказываниям участников Первой мировой войны, достигала плотности огня во время самых ожесточенных боев на Западном фронте в войне 1914—1918 гг.».

Аналогия эта не случайна. Группа армий «Центр» и стоящие против нее войска Красной Армии перешли в состояние позиционного фронта. Для того чтобы перевести боевые действия в маневренную фазу, требовалось, во-первых, прорвать фронт, а во-вторых, не позволить противнику «запечатать» прорыв.

Летом 1942 г. у советского командования были проблемы как с первым, так и со вторым. Для прорыва фронта, на котором обороняются насыщенные автоматическим стрелковым оружием войска противника, требовался не только удар артиллерии, но и активные действия пехоты. Пехота плохо использовала в бою ручное оружие, и особенно автоматическое; нарастающего ружейно-пулеметного огня для подавления противника не было, что видно из ничтожного ежедневного расхода боеприпасов: на винтовку — 3; на станковый пулемет — 600 и на ручной пулемет — 800 патронов. Такой слабый ружейно-пулеметный огонь советской пехоты облегчал противнику ведение прицельного огня из всех видов пехотного оружия и создавал ему предпосылки для организации контратак.

В целом советское командование повторяло ошибку французов в Первую мировую войну, выдвинувших тезис:

«Артиллерия разрушает, пехота занимает».

При ничтожном участии пехотинцев в бою своим оружием, т.е. создания штурмовых групп, их действия теряли самостоятельность и зависели только от огня артиллерии и танков. Возможности танков и артиллерии были небеспредельные, а при плохой организации взаимодействия с ними наступательные действия были тем более обречены на безуспешность. В руководстве боем пехоты и в действиях ее совершенно отчетливо было видно неправильное стремление решить все задачи при помощи артиллерии и танков. Артиллерия активно пыталась «разрушать» и расходовала 250 выстрелов на орудие ежедневно. Кризис с боеприпасами постепенно преодолевался, и советское командование могло себе позволить наращивание усилий артиллерии. Но, как и на известном отсутствием перемен Западном фронте 1916 г., одной артиллерии оказалось недостаточно.