На рассвете 12 июля наша артиллерия мощным сосредоточенным огнём обрушилась на оборону противника, подавляя её на всю глубину, расчищая дорогу пехоте и танкам, разрушая вражеские заграждения и укрепления, громя их огневые средства в живую силу противника. Два часа сорок минут продолжался напряжённый огонь крупных сил артиллерии, поддерживавшей наступление войск ген. Баграмяна. Сильные удары перед атакой нанесла противнику также наша авиация.
Артиллерийская и авиационная подготовка, спланированная и Проведённая с большим искусством, дала блестящие результаты. Передний край обороны немцев буквально взлетел на воздух. Блиндажи, укрытия, огневые точки, артиллерийские позиции и наблюдательные пункты в большинстве своём были разрушены. Оставшиеся в живых немцы были настолько потрясены, что первое время совсем не оказывали сопротивления.
В 6 часов 5 минут пехота и танки прорыва перешли в атаку, следуя за огневым валом, который, постепенно продвигаясь вперёд, прокладывал им путь в глубину обороны противника. Очищая траншеи и опорные пункты от оставшихся там немцев, наши части уже к 7 часам полностью прорвали первую линию опорных пунктов и траншей и глубоко вклинились в неприятельскую оборону. Наши танки, обгоняя пехоту, устремились в образовавшийся прорыв и с хода, а плечах бегущих немцев, прорвали подготовленный ими промежуточный рубеж по р. Фомина. Пехота, двигаясь за танками, обходила укрепления противника и сильными ударами с флангов и тыла уничтожала гарнизоны немецких укреплённых пунктов и узлов сопротивления.
К 10 часам, когда танки прорвали промежуточный рубеж, наша пехота завершила прорыв всех трёх линий траншей противника и очистила от немцев все опорные пункты и узлы сопротивления, созданные в основной оборонительной полосе. Наступление войск ген. Баграмяна развивалось быстрыми темпами.
Во второй половине дня, несколько оправившись от первого удара, немцы усилили сопротивление. Отходившие остатки, разбитых вражеских частей пытались закрепиться в районах Желябово, Старица, Речица, Слободка. Сюда же немецкое командование начало перебрасывать свои резервы с целью задержки вашего наступления. Неприятельская авиация, поддерживая действия наземных частей, большими группами почти непрерывно бомбила и обстреливала наступающие войска. На некоторых участках противник предпринял контратаки отдельными батальонами пехоты, усиленными танками и поддержанными массированным артиллерийским и миномётным огнём; однако все эти контратаки были отбиты с большими для немцев потерями.
К 17 часам остатки 211-й и 293-й немецких пехотных дивизий были отброшены на тыловой оборонительный рубеж на участке Желябово, Ульянове, Слободка, где они, усиленные подошедшими частями 5-й танковой дивизии и резервными частями 53-го армейского корпуса, приступили к организации обороны. Стремясь не допустить закрепления противника на этом рубеже и задержки нашего наступления, ген. Баграмян приказал нашим танковым частям войти в прорыв на рубеже р. Фомина северо-западнее Речица и ударом в направлении Ульянове совместно с действующими здесь стрелковыми частями прорвать тыловой оборонительный рубеж немцев и развивав успех в направлении на Крапивну.
Вошедшие в прорыв танки быстро продвигались вперёд, опрокидывая части противника, пытавшиеся оказать сопротивление, и к 20 часам подошли с севера к Речице и Ульянове. Прежде чем атаковать эти сильно укреплённые населённые пункты, надо было произвести доразведку, вскрыть систему противотанковой обороны противника, а также организовать взаимодействие пехоты и танков. Вследствие наступившей темноты танкисты решили отложить атаку до утра, использовав ночь для подготовки удара.
К исходу первого дня войска ген. Баграмяна в результате решительных и смелых ударов, осуществлённых при тесном взаимодействии пехоты, танков, артиллерии и авиации, прорвали основную оборонительную полосу противника на фронте 14 км, преодолели его второй оборонительный рубеж и, вклинившись в глубину вражеской обороны на 10–12 км, подошли к тыловому оборонительному рубежу.
В ночь на 13 июля наши войска готовились к продолжению наступления, вели разведку, проделывали проходы в заграждениях, приводили себя в порядок и смелыми действиями отдельных отрядов срывали оборонительные работы противника.
Утром 13 июля войска ген. Баграмяна продолжали наступление. Немцы, цепляясь за хорошо укрепленные населённые пункты (Медынцево, Ульянове, Старица, Речица, Дурнево, Слободка и др.), оказывали упорное сопротивление, стремясь не допустить развития прорыва, подтянуть резервы из глубины и о их помощью восстановить положение.
Все усилия войск ген. Баграмяна в течение 13 июля были направлены на ликвидацию вражеских узлов сопротивления и на прорыв тылового оборонительного рубежа немцев.
Части ген. Федюнькина, усиленные танками, начали наступление, обходя Старицу с востока и юго-востока. Одновременно войска ген. Воробьева с приданными им танками стали охватывать Ульяново с запада и с востока. Оба эти узла упорно оборонялись немцами; пересечённая оврагами и высотами местность, усиленная оборонительными сооружениями и заграждениями, была в максимальной мере использована для целей обороны. Наступление наших частей было встречено сильным перекрестным огнём и контратаками пехоты и танков противника.
Скрытно продвигаясь по оврагам и лощинам, части ген. Федюнькина мелкими группами пехоты и танков быстро обтекали Старицу с востока, отвлекая внимание немцев огнём и демонстрацией наступления с севера. Соседние справа части охватывали Старицу с запада и, обойдя укрепления противника, вышли им в тыл. Наконец, части ген. Федюнькина, перерезав дорогу Старица, Ульяново, нанесли противнику, занимающему Старицу, сильный удар с юго-востока. Танки ворвались в населённый пункт, расстреливая и давя гусеницами ошеломленных немцев. Следом за танками перешла в атаку пехота. После короткого, но ожесточённого уличного боя наши войска очистили Старицу от противника. Остатки немецкого гарнизона пытались бежать на Медынцево, но были уничтожены фланговым ударом наших частей, вышедших в тыл Старицы.
Занятие Старицы облегчило другим нашим частям наступление на Ульяново. Войска ген. Воробьева, используя этот успех, частью сил атаковали Ульяново с запада и ворвались на его западную окраину. Приняв эту атаку за наш главный удар, немцы сосредоточили для его отражения основные силы своего гарнизона. Тогда главные силы ген. Воробьева с танками нанесли внезапный удар на Ульяново с северо-востока и ворвались в него. Противник не выдержал сильного двухстороннего удара Охваченный с флангов гарнизон Ульянова был почти полностью уничтожен, и к 14 часам 30 минутам населённый пункт был освобождён от немцев.
Таким образом, к середине второго дня операции оказался прорванным и тыловой оборонительный рубеж противника. Путь нашим наступающим войскам на юг и юго-восток был открыт- Остатки разбитых немецких, частей отходили, стремясь закрепиться на рубеже Желябово, Пустой, Медынцево.
Для развития успеха и глубокого расчленения обороны противника было решено ввести в прорыв ещё крупную группу танков* Часть их должна была преследовать противника в направлении Крапивна, Афонасово; другая же часть ударом на Медынцево во взаимодействии со стрелковыми частями должна была завершить уничтожение 5-й танковой дивизии и других частей противника, действовавших в этом районе.
Танки вошли о прорыв в 14 часов 30 минут- Танковая группа, развивавшая наступление в направлении на Крапивна, во взаимодействии с передовыми отрядами пехоты, преследуя противника на юго-восток, с хода овладела селениями Веснины, Крапивна и отдельными отрядами продолжала развивать наступление на Ягодную. Другая группа танков, также взаимодействовавшая с пехотой, овладела пунктами Медынцево и Дудорово. Преследуемые танками остатки разгромленных частей противника поспешно отошли в общем направлении на Дудоровский.