Не менее напряженные бои 16 октября развернулись и на участке 36-й гвардейской танковой бригады. Взаимодействуя с частями 236-й стрелковой дивизии, бригада после упорного боя вышла на северо-восточную окраину города. Вместе с советскими войсками в этом районе наступали и части 1-й Пролетарской дивизии Народно-освободительной армии Югославии. 13-я гвардейская механизированная бригада во взаимодействии с частями 6-й Пролетарской дивизии 16 октября вела бои с засевшим в каменных зданиях, железобетонных колпаках противником в районе Главного вокзала. Понеся в этих боях значительные потери, бригада почти не продвинулась вперед. Наступавшая левее 73-я гвардейская стрелковая дивизия, сломив сопротивление противника, овладела в этот день пунктами в районе пивоваренного завода и вышла к взорванному железнодорожному мосту через реку Сава.
Значительную помощь в уничтожении немецких частей на северо-восточных и юго-восточных подступах к Белграду оказывала войскам 4-го гвардейского механизированного корпуса и частям Народно-освободительной армии Югославии 109-я гвардейская стрелковая дивизия 46-й армии 2-го Украинского фронта. Она не только уничтожала отдельные прорвавшиеся из окружения группы противника, но и создавала постоянную угрозу белградскому гарнизону с севера и востока.
В результате напряженных боев штурмующие войска к исходу 16 октября полностью овладели восточной и северо-восточной частями Белграда и продолжали драться в северо-западном и юго-западном районах города.
Освобождение Белграда проходило в чрезвычайно сложной обстановке. Бои в городе происходили одновременно с боевыми действиями по ликвидации группировки противника, окруженной юго-восточнее и южнее Белграда. Эти войска упорно стремились прорваться в город. В связи с этим из города выводились отдельные части для усиления обороны на юго-восточных подступах к нему. 17 октября на участок 21-й ударной дивизии, на левый берег реки Болечица, были выведены 2-я Ликская и 2-я Пролетарская бригады. На своем левом фланге 21-я дивизия Народно-освободительной армии Югославии установила связь с частями 109-й гвардейской стрелковой дивизии 46-й армии 2-го Украинского фронта, переправившимися совместно с 12-й Воеводинской бригадой НОАЮ через Дунай и занявшими село Винча.
С целью предотвратить возможную попытку немцев прорваться со Смедеревского шоссе на запад, к Саве, в район горы Авала, из Белграда была направлена 11-я ударная дивизия югославской армии. На восточной окраине Белграда, за фронтом 21-й дивизии, сосредоточились также силы 5-й ударной дивизии, 15-й гвардейской механизированной и 5-й отдельной гвардейской моторизованной бригад. Предпринятые меры были своевременными. Атакуя из района Болеча, а также на участке Кусак, Забран оборонительные позиции советских и югославских частей, противник потеснил части 21-й дивизии с левого берега реки Болечица и подошел на рассвете 17 октября к рубежу Эрино-Брдо, Голо-Брдо, находившемуся в 4–5 км от города. Части 21-й ударной дивизии отошли на последний оборонительный рубеж — гора Стопчино, Кумодраж. Кроме того, утром 17 октября противник атаковал позиции 15-й гвардейской мехбригады, потеснил ее и занял Велики и Мали-Мокри-Луг. Наращивая усилия, германские войска продолжали пробиваться к Белграду. Однако отошедшие на новый оборонительный рубеж части бригады закрепились и остановили наступление противника. Уже в течение первой половины 17 октября в результате объединенных усилий 21-й ударной дивизии и 15-й гвардейской мехбригады, поддержанных дивизионом реактивных минометов и авиацией 3-го Украинского фронта, положение на восточных подступах к Белграду стабилизировалось.
Вечером этого же дня пополненная прибывшими подкреплениями 21-я ударная дивизия НОАЮ совместно с частями 15-й гвардейской механизированной бригады Красной армии контратаковала противника в направлении Мали-Мокри-Луг, Болеч. Понеся большие потери, немцы вынуждены были снова отойти к реке Болечица. Таким образом, после неудачных попыток пробиться по Смедеревскому шоссе в Белград группировка немецких войск, окруженная юго-восточнее города, оказалась в критическом положении. Зажатая на узком участке между Дунаем и шоссе Гроцка — Болеч, она почти не имела шансов на выход из окружения. Для усиления войск, окруживших вражескую группировку, 17 октября в район горы Авала была переброшена 6-я Воеводинская бригада 36-й ударной дивизии, а в район Велика Моштаница, на запад от горы Авала, направлялась выведенная из боя в Белграде 16-я ударная дивизия НОАЮ. Уже во второй половине дня командование 1-й армейской группы Народно-освободительной армии Югославии получило приказ на наступление против окруженного на Смедеревском шоссе противника. Основной удар должна была нанести 21-я ударная дивизия, усиленная 2-й бригадой 6-й Пролетарской и 1-й бригадой 5-й ударной дивизий. Ей должны были содействовать 5-я и 12-я Краинские бригады 11-й ударной дивизии из района горы Авала и 23-я ударная дивизия 14-го корпуса с юга в направлении Врчина.