Важная роль отводилась центральной группе, в состав которой входили 19-я (командир — генерал-майор Я. Г. Котельников) и 309-я (командир — полковник H.A. Ильянцев) стрелковые дивизии. Они должны были, наступая с востока на Ельню, рассечь окружаемые войска на части и во взаимодействии с другими дивизиями уничтожить их. Эти соединения имели полосы наступления шириной соответственно до 6 и 4 км, осуществляя прорыв на участках 3 и 2 км. Однако для выполнения поставленных задач сил и средств в этой группе было явно недостаточно. Она насчитывала всего около 100 орудий и минометов, а танков вообще не имела.
Следовательно, соотношение сил было примерно равным: в людях — 1,1:1 в пользу противника, по артиллерии — 1,6:1 в пользу 24-й армии. Танки с обеих сторон применялись ограниченно. На период операции в армии создавалась артиллерийская группировка, состоявшая из армейской группы дальнего действия (АДД) и групп поддержки пехоты (ПП) в дивизиях. Артиллерийская подготовка планировалась продолжительностью один час.
В 7 часов 30 августа ударные группировки армии устремились в атаку. Враг ожесточенно сопротивлялся. В последующие два дня противник предпринял шесть контратак, стремясь не допустить развития наступления и удержать горловину ельнинского выступа.
Вспоминает генерал армии Г. К. Жуков:
«Особенно мужественно дрались наши 19, 100 и 107-я дивизии. Я видел с наблюдательного пункта комдива 107-й дивизии П.В. Миронова незабываемую картину ожесточенного боя стрелкового полка, которым командовал И.М. Некрасов. Полк И.М. Некрасова стремительно захватил деревню Волосково, но оказался в окружении. Он сражался трое суток. При поддержке других частей 107-й дивизии, артиллерии и авиации полк не только прорвал окружение, но и смял противостоящего врага, захватив при этом важный опорный пункт — железнодорожную станцию…»
Перелом наступил по мере наступления в распоряжение командующего войсками фронта четырех авиационных полков, немедленно приступивших к огневой поддержке наступавших. Командующий войсками фронта передал командующему армией два полка прибывшего пополнения, которые нанесли удар по противнику в полосе 100-й дивизии. В полосе 102-й танковой дивизии по решению генерала К.И. Ракутина в бой был введен полк 127-й стрелковой дивизии, оборонявшейся на реке Ужа.
Успешное наступление соединений армии продолжалось. Дни ельнинского выступа были сочтены. А Гитлер все еще тешил себя надеждой переломить ход событий. Он направляет в группу армий «Центр» главнокомандующего Сухопутных войск генерал-фельдмаршала Вальтера фон Браухича. Главком летит в сопровождении начальника своего штаба Франца Гальдера, который затем фиксирует в дневнике:
«2 сентября 1941 года. 73-й день войны.
8.00–18.00. Вылет вместе с главкомом в штаб группы армий „Центр“. В результате обсуждения был сделан вывод о том, что следует отказаться от удержания дуги фронта у Ельни. Командующий группой армий (генерал-фельдмаршал фон Бок) докладывает о тяжелых потерях в личном составе».
В подтверждение доклада фон Бока Гальдер в дневниковой записи от 3 сентября приводит цифры общих потерь за период с 22 июня по 31 августа 1941 года: «Ранено 10 080 офицеров, 292 741 унтер-офицер и рядовой; убито — 4000 офицеров, 83 483 унтер-офицера и рядовых; пропало без вести — 371 офицер, 19317 унтер-офицеров и рядовых. Всего 409 998 человек. Общая цифра потерь составляет 11,05 % средней численности сухопутных войск на Восточном фронте, которая равна 3,78 млн человек».
К исходу дня 3 сентября северная и южная группы сузили горловину ельнинского выступа до шести-восьми километров. Генерал Ракутин доносит в штаб фронта: разбиты 10-я танковая, 17-я моторизованная и 15-я пехотная дивизии противника, полк «Фюрер» из дивизии СС «Рейх». Командование группы армий «Центр» вводит в бой новые пехотные дивизии — 157, 178, 268, 292-ю. Особенно ожесточенными были бои на флангах. Это и понятно: враг всеми силами стремился не дать окончательно сжать горловину выступа, избежать окружения. Для усиления темпа наступления командующий армией вводит в бой свой резерв — 6-ю дивизию ополчения, до этого передислоцированную в район Дорогобужа. Она начала наступление севернее Ельни. Первым вступил в бой 1293-й стрелковый полк под командованием полковника H.A. Оглоблина. Преодолевая упорное сопротивление врага, он вышел к деревне Костино. Здесь его воины отразили четыре контратаки гитлеровцев, затем сами ринулись в атаку, обратили их в бегство и заняли южные подступы к Ельне. 1297-й полк вел бои западнее этого районного центра.