14 декабря бои за Великие Луки разгорелись с новой силой. Очищая от врага улицу за улицей, квартал за кварталом, штурмовые отряды к исходу дня овладели почти всей левобережной частью города, за исключением крепости. Некоторые штурмовые отряды смогли преодолеть реку и расширить плацдарм на ее правом берегу. Так, 948-й стрелковый полк 257-й стрелковой дивизии овладел зданием винного завода.
Вечером того же дня было решено послать парламентеров к командиру вражеского гарнизона с предложением прекратить боевые действия в 14 часов следующего дня. Но с утра 15 декабря бои велись с прежним ожесточением. Ровно в назначенное время стрельба с советской стороны была прекращена и к крепости направились парламентеры. Но комендант немецкого гарнизона капитулировать категорически отказался. Позже стало известно, что именно в этот день Гитлер по радио приказал гарнизону Великих Лук обороняться до последнего, обещая помощь.
Ход боевых действий при штурме Великих Лук (13–31.12.42 г.)
Бои возобновились с новой силой. Фюрер лично следил за их ходом. С целью поднять дух оборонявшихся не только было заявлено о скорой помощи, но и осуществлено награждение наиболее отличившихся солдат и офицеров Железными крестами и «остмедалями». Многим из них был обещан отпуск после снятия напряженного положения. Начальник гарнизона подполковник фон Засс был награжден Рыцарским крестом, который был доставлен ему в Великие Луки специальным самолетом, и получил обещание, что после окончания боев город будет назван его именем.
Обещания фюрера имели определенную силу. Группировка немецких войск пыталась пробиться к Великим Лукам с юго-запада и даже несколько потеснила оборонявшиеся там войска 3-й ударной армии. Но командование фронта за счет усиления войск армии на этом направлении несколькими стрелковыми дивизиями и 36-й танковой бригадой предотвратило угрозу более глубокого прорыва. Противник был остановлен на расстоянии всего 8 километров от города.
Бои в городе продолжались. Туда были дополнительно направлены 249-я эстонская стрелковая дивизия и 47-я механизированная бригада. С учетом потерь немецких войск соотношение сил в пользу советского командования еще более усилилось. После улучшения погоды в воздухе постоянно господствовала советская авиация.
Новый этап наступления был начат 25 декабря. В 13 часов после артиллерийской подготовки в атаку пошла пехота. Танки огнем и гусеницами прокладывали ей дорогу. Артиллеристы обеспечивали поражение выявленных целей, ведя огонь прямой наводкой.
28 декабря части 257-й стрелковой дивизии ворвались в северную и центральную части города. К этому же времени к центру, наступая с юга, вышла 47-я механизированная бригада. К вечеру только четыре квартала отделяли бригаду от передовых частей 257-й стрелковой дивизии. Противник оборонялся упорно, время от времени переходя в контратаки. Бой шел за каждое здание и каждый этаж.
Наиболее ожесточенный характер приняла борьба в последние дни 1942 года, 30 и 31 декабря. Теснимые с трех сторон, остатки немецкого гарнизона медленно отходили из центра города на восток, к железнодорожному узлу, где были заранее подготовлены укрепления и который так и не могли за все это время занять части 7-й эстонской дивизии. 257-я стрелковая дивизия и 47-я механизированная бригада наконец-то «полностью овладели центром города, захватив там более 300 пленных. 357-я стрелковая дивизия добила остатки противника в юго-западной части города, продолжая блокировать его части, засевшие в крепости. 249-я и 7-я эстонская стрелковые дивизии овладели южной и юго-восточной окраинами». Таким образом, к исходу 31 декабря город был занят советскими войсками, за исключением крепости и района железнодорожного узла, которые стали ключевыми точками его обороны.
После этого снова была предпринята попытка обратиться к немецкому коменданту гарнизона Великих Лук с предложением о сдаче. Ответа не последовало.
С утра 1 января 1943 года командующий 3-й ударной армией приказал начать уничтожение остатков немецкого гарнизона в Великих Луках. К 3 января воины 47-й механизированной бригады с трудом смогли овладеть зданием вокзала и пристанционными постройками, а 4 января завязали бои за водокачку и остальную территорию железнодорожной станции. Туда же подошли и части 7-й эстонской дивизии. Все туже стягивалось кольцо вокруг небольшой группы немцев, оборонявшейся в районе железнодорожной станции и паровозного депо.
С утра 4 января противник возобновил попытки прорыва в Великие Луки с юго-западного направления. В бой было брошено до двух полков пехоты с 50 танками. Их удар пришелся по полку 360-й стрелковой дивизии, имевшему в то время в строю всего около 400 бойцов. Не выдержав этого удара, полк отошел на 3 километра. Также противнику удалось окружить один из батальонов другого полка этой дивизии.