Ворвавшись в город, немецкие танки столкнулись на его улицах с передовым отрядом 10-й танковой дивизии и после непродолжительного боя заставили его отступить. По советским данным, немцы потеряли в этом бою 20 танков и 16 противотанковых орудий. Потери передового отряда 10-й танковой дивизии составили 20 танков БТ и 6 Т-34. Последние были подбиты на окраинах города огнем 88-мм зениток. Немецкие танки, проскочив город, к юго-западу от него столкнулись с основными силами 10-й танковой дивизии русских.
В 15 ч. 20-й танковый и 10-й мотострелковый полки дивизии С.Огурцова без артиллерийской и авиационной поддержки вновь атаковали Томашув. Местность для атаки была неблагоприятной. Советским танкам было необходимо преодолевать вытянутый холм, за обратным скатом которого находились немцы. Воздушная разведка противника обнаружила советские танки еще на подходе, а танкисты и артиллеристы 11-й танковой дивизии успели подготовиться к встрече. Избиение советских танков, которые по воле командования продолжали атаковать без поддержки артиллерии и пехоты, продолжалось до вечера. С наступлением темноты остатки 10-й танковой дивизии отошли на исходные позиции, а боевая группа 11-й немецкой танковой дивизии двинулась дальше на юго-запад, остановившись в 23.00 на привал.
В бою у Томашува с советской стороны действовали сравнительно крупные массы танков, поддержанные незначительным количеством пехоты и начисто лишенные поддержки артиллерии. Лишенный достаточного количества тягачей, артиллерийский полк 10-й танковой дивизии еще находился на марше. Не участвовала в бою также 37-я танковая дивизия, спешившая на выручку мотострелковому и гаубичному полкам 32-й дивизии 4-го мехкорпуса, из-за отсутствия транспорта следовавшим за своим соединением с большим опозданием. В районе Юзефува они были атакованы 16-й немецкой танковой дивизией. В то же время еще одна дивизия 48-го немецкого корпуса — 16-я моторизованная, — нащупав разрыв в растянувшихся порядках 4-го мехкорпуса, нанесла по ним рассекающий удар.
К вечеру стало ясно, что стрелковые соединения 6-й армии не успевают следовать за быстро уходившими вперед танковыми дивизиями 4-го мехкорпуса. Положение усугублялась вводом противником в бой резервов — 97-й и 99-й легкопехотных дивизий. В этой ситуации напрашивался удар силами 8-го мехкорпуса во фланг 48-му моторизованному корпусу немцев. Но командующий фронтом медлил, ожидая сообщений от командира 4-го мехкорпуса, с которым начиная с 16.00 не было связи. Наладить связь не удалось до утра 17 июня. Посланный в расположение штаба А.Власова связной самолет благополучно приземлился, но на обратном пути был сбит немецкими истребителями. В этой ситуации М. Кирпонос решил не рисковать еще одним мехкорпусом на третий день войны и санкционировал ввод в сражение 37-го стрелкового корпуса. Предполагалось, что, нарастив усилия, пехота совместно с дивизиями 15-го мехкорпуса сумеет пробиться к 4-му. Однако этого не произошло. Части 15-го мехкорпуса, участвовавшие в беспрерывных боях с самого начала операции, понесли серьезные потери. Часть танков, кроме того, вышла из строя, исчерпав моторесурс. Ну а без поддержки танков все усилия пехоты оказались тщетны. Немцам удалось закрыть брешь.
Уже к утру 17 июня 4-й механизированный корпус оказался в окружении. Причем по частям. Обе его танковые дивизии были заперты в треугольнике Янув-Лю-бельски, Красник, Туробин. Что же касается 81-й мотодивизии, то она была отрезана от основных сил корпуса еще раньше и вела бой юго-восточнее. По понятным причинам в танковых батальонах начал ощущаться недостаток топлива. Примерно из трети танков его слили, обеспечив горючим остальные. Командир корпуса генерал-майор А. Власов решил продолжить продвижение к Люблину, рассчитывая соединиться там с войсками Западного фронта. Но это было уже невозможно — 3-й и 14-й моторизованные корпуса Вермахта сжимали кольцо. Все попытки атаковать в различных направлениях наталкивались на огонь 88-мм зениток. Положение усугублялось тем, что танковые полки попали в окружение отдельно от пехоты. Кроме того, на третий день боев положение в воздухе выровнялось, а с сухопутными войсками немецкая авиация взаимодействовала лучше. Наши же самолеты бомбили наугад, часто накрывая свои войска.