Перед этим из Москвы поступила короткая директива Ставки ВГК № 002 659, разрешавшая отвести 9-ю и 18-ю армии на линию Гуляйполе – Алексеевка – Дмитриевка. Но к этому времени их основные силы уже находились в кольце окружения между Осипенко и Мелитополем. Ведя упорные бои, они пытались пробиться на восток. Генерал-лейтенант Смирнов, объединив 99-ю и 130-ю дивизии, 4-ю противотанковую бригаду и ряд других частей в оперативную группу, пробивался на станцию Волноваха. Но три танковые дивизии вермахта глубоко вклинились в боевые порядки советских войск, стремясь расчленить их на небольшие, изолированные друг от друга части и уничтожить. Утратив связь с подчиненными соединениями и частями, командование и штаб 18-й армии с ротой пограничников из батальона охраны, четырьмя пушками и двумя бронемашинами подверглись в районе села Поповки артиллерийско-пулеметному обстрелу. Под угрозой гибели или пленения полевого управления армии генерал Смирнов разделил уцелевших бойцов, командиров и генералов на три группы по 150–180 человек в каждой. Сам возглавил одну из таких групп с целью прорыва сквозь вражеское кольцо. В ходе ожесточенного боя командующий 18-й армией погиб. Неподалеку, у села Водяного, в неравном бою с превосходившими силами танков и мотоциклистов 16-й дивизии погиб начальник артиллерии 18-й армии генерал-майор артиллерии Алексей Семенович Титов. После гибели Смирнова его группу возглавил член Военного совета армии бригадный комиссар А. Н. Миронов, но и он погиб при прорыве очередного вражеского заслона. Остатки группы повел начальник политотдела 18-й армии полковой комиссар П. П. Миркин, бойцы несли его на шинели после тяжелого ранения в грудь. В ночь с 8 на 9 октября группа столкнулась с колонной мотопехоты противника и была рассеяна, Миркин пропал без вести.
В ходе боев была разбита 130-я стрелковая дивизия, а ее остатки рассеялись на мелкие группы, стремившиеся просочиться через линию фронта. Пробилась сквозь кольцо окружения лишь малая часть личного состава 74-й Таманской Краснознаменной и 230-й Днепропетровской стрелковых дивизий, а их артиллерия и материальная часть были утрачены. Из 274-й Запорожской стрелковой дивизии уцелел только 974-й стрелковый полк, ранее переданный на усиление 15-й Сивашской дивизии, а также небольшие группы бойцов и командиров из разных частей. Была рассеяна и 51-я Перекопская ордена Ленина Краснознаменная имени Моссовета стрелковая дивизия. Организованно вышел из окружения лишь 23-й стрелковый полк. Погибла в неравных боях в окружении 164-я стрелковая дивизия.
1-я танковая армия, в которую была переименована 6 октября 1-я танковая группа, главными силами удерживала кольцо окружения, а небольшими мобильными группами прорывалась все дальше на восток, на Волноваху, Сталино (в настоящее время – Донецк), Таганрог. 8 октября бригада СС «Лейбштандарт СС Адольф Гитлер» овладела Мариуполем. Я. Т. Черевиченко приказал армиям фронта удерживать правым крылом прежний рубеж от Павлограда до Краснополья, а левым выйти из окружения. В состав 9-й армии были переданы 383-я, 395-я стрелковые и 38-я кавалерийская дивизии. В резерв выводились 150-я стрелковая и 30-я кавалерийская дивизии, 75-й танковый батальон и 530-й противотанковый полк. 35-я и 56-я кавалерийские дивизии с 75-м танковым батальоном составили подвижный резерв фронта [11] .
Выход из окружения частей 18-й армии в направлении Сталино (Донецка), а 9-й армии в направлении Таганрога в течение 6–9 октября сопровождался большими потерями в живой силе и технике. По немецким данным, было пленено более 100 тысяч советских военнослужащих, захвачено 212 танков и 672 орудия [12] . Однако непосредственный участник сражения, командующий 11-й полевой армией Эрих фон Манштейн привел совсем другие цифры: «Мы захватили круглым счетом 65 тысяч пленных, 125 танков и свыше 500 орудий» [13] . Представляется, что именно эти данные ближе к истине.