За венгерской армией располагался немецкий армейский корпус в составе двух дивизий с задачей не допустить прорыва русскими обороны венгерских войск.
Русское наступление, начавшееся 14 января, сразу привело к прорыву фронта итальянской армии южнее Новой Калитвы и венгерской армии по обе стороны Коротояк. В полосе итальянского альпийского корпуса русские не наступали.
Прорыв обороны венгерской армии русские немедленно использовали для того, чтобы продвинуться в западном направлении и одновременно, двигаясь с юга вдоль Дона, смять венгерские дивизии, находившиеся севернее участка прорыва. Венгерские войска дрогнули и под натиском русских в панике бежали на запад и на север. Немецкий корпус, занявший исходные позиции за фронтом, не мог уже ничего сделать, но все же в общем хаосе создал прочное ядро, которое сумело частично ослабить направленный на запад удар русских.
В крайне опасном положении оказалась 2-я немецкая армия в связи с заходом русских на север и северо-запад. 20 января войска противника, наступавшие вдоль Дона на север, подошли к левофланговой венгерской дивизии. Эта дивизия вместе с немецкими частями, которые 2-я армия бросила для защиты своего угрожаемого южного фланга в район юго-западнее Воронежа, оказала, наконец, сильное сопротивление, так что здесь после введения других немецких сил была создана довольно прочная оборона, которую войска удерживали целую неделю. Но главную опасность для 2-й армии представляло русское наступление, развивавшееся гораздо дальше к западу. Русские безостановочно продвигались там вперед с целью охвата и, очевидно, хотели захватить Горшечное, узел дорог в 80 км западнее Воронежа. Одновременно можно было догадаться, что русские готовили удар из района Ливны, Елец в направлении на Касторное против северного фланга 2-й армии.
Уже через несколько дней после прорыва фронта 2-й венгерской армии не могло быть сомнения в том, что этот фронт окончательно рухнул, и поскольку русские прорвали также фронт итальянской 8-й армии, то образовалась широкая брешь, которую нечем было закрыть. 2-я немецкая армия имела совершенно открытый глубокий южный фланг, а ее северный фланг в любой момент мог быть атакован превосходящими силами противника. Она могла обеспечить свои фланги и избежать окружения лишь в случае немедленного отхода. Несмотря на такую опасность, угрожавшую 2-й армии уже 21 января, ей только 23 января разрешили оставить сильно укрепленный воронежский плацдарм, который был обеспечен продовольствием на несколько месяцев и, как предполагалось, должен был удерживаться тремя дивизиями. Две дивизии, высвободившиеся в связи с сокращением фронта, не могли прибыть своевременно, и, кроме того, их все равно было недостаточно, чтобы предотвратить окружение 2-й армии. Эти запоздалые и недостаточные мероприятия, правда, не по вине командования армии или группы армий, не могли остановить стремительного хода событий. В то время как войска еще организованно отходили с воронежского плацдарма, а находившиеся там запасы с огромным трудом перебрасывались для погрузки на станции западнее Воронежа, кольцо окружения вокруг 2-й армии готово было замкнуться. 26 января русские танки были в Горшечном. В тот же день русские предприняли ожидавшееся наступление из района Дивны, Елец, прорвали оборону на северном фланге 2-й армии, а на следующий день их танки уже вышли в район Касторное. Обе дороги для отхода армии были перерезаны, два армейских корпуса в составе пяти дивизий оказались в окружении. Их мог спасти только прорыв. Часть войск ушла через Касторное, основная масса направилась на Горшечное. В середине дня 30 января восточнее Горшечное в результате образцово спланированного и проведенного наступления немецким войскам, в первую очередь снятым с воронежского плацдарма соединениям, при поддержке сильной артиллерии большой мощности и минометных батарей удалось прорвать кольцо окружения. Бесконечная колонна немецких войск, в которой двигались и несколько 88-мм зенитных пушек, отбивавших атаки русских танков, к 4 февраля пробилась до Старого Оскола, находившегося на расстоянии всего 30 км, и там соединилась с храбро оборонявшейся 26-й пехотной дивизией. Значительная часть 2-й армии была спасена; противнику достались лишь подорванные орудия и испорченное тяжелое оружие. Здесь, как и во многих подобных случаях, немецкие войска показали, что они даже в отчаянных положениях сохраняют выдержку и обладают поистине нечеловеческой выносливостью.