Специальный штурмовой отряд прорвался вдоль железнодорожного полотна на 6 км в глубину обороны противника и захватил железнодорожный и деревянные мосты через реку Синяя. Заложенные для взрыва мостов мины были обезврежены. Уже в 13.50 первого дня наступления части 251-й стрелковой дивизии 20-й армии ворвались в Погорелое Городище. В результате ожесточенных боев, переходивших в рукопашные схватки, гарнизон Погорелого Городища при попытке прорваться через мост на реке Держа у юго-западной окраины города частью был уничтожен, а частью взят в плен.
Уже в первые часы советского наступления немецкое командование начало принимать срочные меры для предотвращения крушения фронта 9-й армии и прорыва советских войск к ее основным транспортным артериям. Перевозившийся из района Ржева в состав 4-й армии 84-й полк 102-й пехотной дивизии был в Спас-Деменске развернут назад и самолетами Ю-52 (!!!) переброшен в район Сычевки. Одновременно в полосу XXXXVI танкового корпуса направлялись все три танковые дивизии 9-й армии. Общей идеей немецкого командования было построение нового фронта обороны позади рухнувших позиций XXXXVI корпуса. Для объединения прибывающих с разных участков войск было использовано управление XXXIX танкового корпуса генерала танковых войск Ганса-Юргена фон Арнима.
В итоге двух дней операции войска 20-й армии прорвали оборону противника на фронте 18 км и в глубину до 30 км и вышли передовыми частями на подступы к рекам Вазуза и Гжать, где встретили организованное сопротивление передовых подразделений оперативных резервов 9-й армии и сохранившихся при отходе частей первого эшелона. Советские войска подтягивали по раскисшим вследствие дождей дорогам артиллерию, подвозили боеприпасы и готовились к вводу в бой подвижной группы.
20-я армия получила общую задачу: форсировать 6 августа реки Вазуза и Гжать и захватить плацдарм за этими реками. 7 августа предполагалось совместно с подвижной группой фронта овладеть районом Сычевки.
Утром 6 августа, когда корпуса подвижной группы еще продолжали переправляться через реку Держа, войска 20-й армии продолжили наступление и вступили в борьбу с оперативными резервами противника на рубеже реки Вазуза. Большая часть артиллерии к этому времени была подтянута вперед. Однако среди пленных стало попадаться все больше солдат новых соединений, которые командование 9-й армии собирало перед острием советского наступления. Наступающие дивизии встретила мешанина пехотных и танковых частей и соединений.
