В итоге трехчасового боя стрелковые дивизии 6-й армии ворвались в Новую Калитву и Дерезовку, вклинившись на глубину 2-3 км в оборону противника. Стрелковые соединения 1-й гвардейской армии к середине дня продвинулись на ее флангах на 1,5-2 км. Для ускорения прорыва тактической зоны обороны врага командующие фронтами ввели в сражение три танковых корпуса: 25, 18-й и 17-й. Однако это было сделано без предварительной инженерной разведки, и танки сразу же натолкнулись на минные поля, понесли потери и вынуждены были приостановить атаки до проделывания проходов в минных заграждениях.
Во второй половине дня туман рассеялся, и авиация стала наносить удары по боевым порядкам и аэродромам противника. В воздухе возникали многочисленные бои между советскими и неприятельскими самолетами. Противник оказывал упорное противодействие продвижению наступающих стрелковых дивизий, пытался оттеснить их в исходное положение, бросал в контратаки оперативные резервы. К концу первого дня советские войска продвинулись в полосе наступления 6-й армии на 4-5 км, а на направлении главного удара 1-й гвардейской армии - на 2-3 км. 3-я гвардейская армия в этот день успеха не добилась.
17 декабря стрелковые войска 6-й и 1-й гвардейской армий продолжали развертывать наступление. Противник артиллерийским огнем, контратаками, бомбовыми и штурмовыми ударами самолетов стремился сорвать продвижение советских частей и соединений. Однако стрелковые дивизии теперь имели хорошее взаимодействие с авиацией и танками, что обеспечивало развитие первоначального успеха. К исходу дня войска 6-й армии прорвали оборону противника на участках Новая Калитва{137}, Дерезовка и, уничтожая оставшиеся очаги сопротивления врага, развертывали дальнейшее наступление. Введенный в прорыв 17-й танковый корпус с боями продвигался в направлении Кантемировки.
Войска 1-й гвардейской армии, действуя из района Нижний Мамон, Верхний Мамон, Нижняя Гнилуша, в ходе боев 16-18 декабря прорвали оборону 3-й пехотной итальянской дивизии и 298-й пехотной дивизии немцев, развертывая наступление в южном и юго-восточном направлениях. В полосе наступления этой армии в прорыв были введены 18, 24-й и 25-й танковые корпуса. Части 24-го танкового корпуса начали форсировать Дон в 11 час. 30 мин. 17 декабря 1942 г. в районе Верх-него Мамона, Нижнего Мамона. "В 18 час. 30 мин., закончив форсирование реки, вошли в прорыв с задачей, развивая успех за 18-м и 25-м танковыми корпусами, к исходу дня овладеть Твердохлебово, Расковка, Вервековка, в дальнейшем развивать успех в южном направлении"{138}.
Войска 3-й гвардейской армии генерал-лейтенанта Д. Д. Лелюшенко, наступавшие с рубежа восточнее Кружилин - Боковская, также прорвали вражескую оборону. 18 декабря 1-й гвардейский механизированный корпус совместно с 14-м стрелковым корпусом этой армии овладели населенными пунктами Астахов, Коньков, Боковская и Старый Земцов.
На левом крыле Юго-Западного фронта 5-я танковая армия генерал-лейтенанта П. Л. Романенко силами 321-й стрелковой дивизии и 5-го механизированного корпуса форсировала р. Чир и захватила плацдарм протяженностью 15 км по фронту и до 5 км в глубину.
Таким образом, в результате трехдневных ожесточенных боев войска Юго-Западного и левого крыла Воронежского фронтов на нескольких направлениях прорвали сильно укрепленную оборону противника, с боями форсировали реки Дон и Богучарка. Главный удар был нанесен в полосе наступления 1-й гвардейской и 6-й армий. Здесь прорыв обороны противника был расширен на 60 км по фронту, а в глубину наступающие войска продвинулись до 40 км, выйдя на южный берег р. Богучарка. 3-я гвардейская армия прорвала оборону противника на 20 км по фронту и продвинулась до 15 км в глубину. Действия наземных войск фронтов активно поддерживали 2-я и 17-я воздушные армии генералов К. Н. Смирнова и С. А. Красовского.
В ходе ожесточенных боев наступающие советские войска разгромили 3-ю и 9-ю итальянские, 294-ю и 298-ю немецкие пехотные дивизии, нанесли значительный урон 52-й итальянской пехотной дивизии. "Наступавшие через Дон русские войска всей силой своего удара обрушились на 8-ю итальянскую армию... Началось безостановочное отступление. Русские танки в нескольких местах вклинились в оборону 8-й армии, так что централизованное управление войсками было потеряно. Резервы были израсходованы в первый же день"{139}.