За 6–7 суток предполагалось продвинуться на 100 км, преодолевая 13–15 км в сутки.
Огневая обработка переднего края, начавшаяся в 9 часов утра, длилась почти два часа, затем огонь был перенесен в глубину. Вслед за двойным огневым валом двинулись пехота и танки. Действия авиации 3-й воздушной армии из-за нелетной погоды были ограниченными. Относительно быстро удалось захватить первую полосу траншей, затем Баграмян убедился, что «реальный ход наступления, если сравнить его с тем, что запланировано, как правило, приносит много сюрпризов». Продвижение резко замедлилось, немецкую оборону пришлось прогрызать со средней скоростью 2–4 км в сутки. На второй день в дело были введены танковые корпуса. 16 декабря передовые части обеих армий встретились в селе Меховое. В последующие два дня советские войска расчленили и почти полностью уничтожили окруженную немецкую группировку в составе двух пехотных дивизий и трех артиллерийских полков.
Одновременно силами трех армий разворачивалось наступление в южном направлении — на Витебск.
Вплоть до 18 января 1944 года войска 4-й ударной, 11-й гвардейской, 43-й и 39-й армий вели тяжелые бои, стремясь обойти с северо-запада и юго-востока Витебск — важнейший узел обороны на северном фланге группы армий «Центр» — и овладеть им. В ходе кровопролитных боев войскам правого крыла фронта удалось лишь освободить Городок и перерезать железную дорогу на Полоцк. Частями армии Берзарина был занят Сураж.
Объясняя свой не совсем удачный дебют в роли командующего фронтом, маршал Баграмян приводит несколько, по его мнению, объективных причин, помешавших довести операцию до конца. Здесь и тяжелые погодные условия, и сильная оборона противника, и недостаток горючего и боеприпасов, и лукавое «мы не имели существенного превосходства над врагом…».
Тогда Ставка привлекла к осуществлению Витебской операции и Западный фронт, передав ему 39-ю армию из 1-го Прибалтийского. Ударной группировке 1-го Прибалтийского фронта, сосредоточенной на смежных флангах — 4-й ударной, 11-й гвардейской и 43-й общевойсковой армиям, — надлежало наступать в общем направлении на Витебск с северо-запада, а Западному фронту генерала армии В.Д. Соколовского силами 33-й и 39-й армий при поддержке 5-й армии — с юго-запада. Совместными усилиями войска фронтов, насчитывавшие 436 000 бойцов и командиров, при поддержке 3-й и 1-й воздушных армий должны были раздавить витебскую группировку и овладеть городом. Для выполнения этой задачи были сконцентрированы средства усиления, равные чуть ли не всей группе армий «Центр».
