Операция «Марс» началась 25 ноября. Войска 3-й ударной армии Калининского фронта ценой огромных усилий и потерь сумели 17 января 1943 г. освободить Великие Луки. Основные силы Калининского фронта и войска Западного фронта 25 ноября 1942 г. приступили к проведению Ржевско-Сычевской наступательной операции. Им приходилось действовать в сложных условиях: снег, переходящий в метель, не позволял вести прицельный огонь из артиллерийских орудий и танков, мешал действиям авиации. Соединениям 20-й армии Западного фронта, наносившим главный удар, не удалось завершить прорыв вражеской обороны. Тогда генерал Конев ввел в сражение подвижную группу (2-й гвардейский кавалерийский и 6-й танковый корпуса) армии. 27 ноября она прошла через оборону противника, пересекла железную дорогу Ржев – Сычевка и оказалась в окружении. 28 ноября наступление с восточной части ржевского выступа было приостановлено. В ночь на 30 ноября остатки 6-го танкового корпуса при поддержке соединений 20-й армии, наносивших удар с фронта, сумели вырваться из окружения, потеряв при этом почти все оставшиеся танки и большую часть личного состава. Части 2-го гвардейского кавалерийского корпуса, взорвав участок железной дороги Вязьма – Ржев и железнодорожный мост, прорваться назад не смогли и вынуждены были уйти в леса на запад.
Войска 31-й армии Западного фронта, обеспечивавшие правый фланг 20-й армии, в течение трехдневных боев при больших потерях так и не смогли прорвать немецкую оборону. 1 декабря 20-я армия, которой были переданы две левофланговые дивизии перешедшей к обороне 31-й армии, возобновила наступление. Ей удалось прорвать вражескую оборону на участке шириной 8 км и в глубину до 6 км, но расширить прорыв не удалось. 3 декабря в наступление северо-западнее Ржева в направлении на Чертолино перешла 30-я армия Западного фронта. В ходе ожесточенных четырехдневных боев она овладела небольшим плацдармом на южном берегу Волги, который вклинивался в передний край обороны противника.
С западной стороны ржевского выступа южнее г. Белый с 25 ноября наступление вел 6-й Сибирский добровольческий стрелковый корпус, вошедший в состав 41-й армии Калининского фронта. Он понес очень большие потери при прорыве вражеской обороны, что вынудило командующего фронтом генерала М. А. Пуркаева преждевременно ввести в сражение 1-й механизированный корпус. Его части продвинулись от 20 до 25 км и перерезали шоссе Белый – Владимирское, по которому шло снабжение немецких войск в Белом. Однако упорное сопротивление подходивших резервов противника заставило к началу декабря остановить продвижение корпуса. Войска 41-й армии, вступившие в сражение в бой южнее и севернее Белого, не смогли окружить город. Соединения 22-й армии, действовавшие в долине р. Лучеса севернее 41-й армии, при участии 3-го механизированного корпуса ценой больших потерь смогли вклиниться в оборону противника только на 18 км. С севера им помогали соединения 39-й армии, которые понесли большие потери, сумев к 30 ноября лишь немного потеснить врага.
