В этих условиях командование Западного фронта решило поддержать наступление 50-й армии и корпуса Белова высадкой в тылу противника воздушного десанта. Местом высадки десанта был район поселка Знаменка и деревни Желанье в 40 км южнее Вязьмы. В задачу десанта входило перерезать шоссе из Вязьмы на Юхнов и железную дорогу Вязьма—Брянск, перехватить коммуникации противника и содействовать войскам Западного фронта в окружении его юхновской группировки. Одновременно наступлением в направлении деревни Темкино десант должен был содействовать продвижению 33-й армии.
В состав десантной группы включался тот же 250-й воздушно-десантный полк, а также 1-й и 2-й батальоны 201-й воздушно-десантной бригады (из состава 5-го воздушно-десантного корпуса). Общая схема высадки оставалась той же, что и при несостоявшейся операции в районе Большого Фатьянова, десант выбрасывался в три приема — сначала группа парашютистов должна была захватить Знаменский аэродром, через 2,5 часа выбрасывалась стартовая команда для его оборудования и подготовки к приему посадочного десанта, а затем группами по 3—4 самолета (во избежание скопления большого количества техники) на аэродром перебрасывались пехотинцы. Для перевозки десантников был выделен 21 самолет ПС-84, а для транспортировки 45-мм противотанковых орудий предназначались 3 бомбардировщика ТБ-3. Исходным пунктом операции был подмосковный аэродром Внуково.
Из-за сильной метели и низкой облачности намеченная на утро 17 января высадка была перенесена на следующую ночь. В ночь на 18 января 1942 года в районе деревни Желанье с 16 самолетов ПС-84 были выброшены подразделения 201-й вдбр — 2-й батальон капитана H. Е. Калашникова и две роты 1-го батальона под командованием капитана И. А. Суржика общей численностью 452 бойца. Следующей ночью здесь удалось высадить еще 190 парашютистов (из 10 вылетевших машин часть вернулась по причине плохой погоды). Всего к 8 часам утра 19 января в районе Желанье собралось 642 десантника, общее командование над ними принял капитан Суржик. Предпринятая накануне попытка захватить Знаменский аэродром не увенчалась успехом, поскольку подходы к нему оказались сильно укреплены. Однако в полутора километрах к югу от Знаменки разведывательной группой десанта был обнаружен другой аэродром, куда после расчистки площадки в 17.50 18 января удалось принять четыре самолета ПС-84 с 65 бойцами стартовой команды. Однако, не имея лыжного шасси, самолеты не смогли взлететь с площадки. На следующий день немцы атаковали аэродром и уничтожили все машины, а стартовая команда и десантники отошли в район Желанье на соединение с главными силами отряда.
Схема 2. Подготовка Вяземской воздушно-десантной операции
и расположение сил на 27 января 1942 года
Схема 3. Высадка 201-й воздушно-десантной бригады в районе Знаменки и Желанье 18—22 января 1942 года
Тем временем бойцы капитана Суржика, соединившись с партизанским отрядом А. А. Петрухина (около 1000 человек), с помощью жителей близлежащих сел начали подготовку снежного аэродрома возле села Плеснево. В ночь на 20 января сюда была принята первая группа самолетов, а всего до 22 января было доставлено 1643 десантника из состава 250-го полка во главе с командиром полка майором Н. Л. Солдатовым, а также вооружение и боеприпасы. Противник обнаружил аэродром и атаковал его с воздуха, при этом было потеряно 3 самолета ПС-84, а также 27 человек убитыми и 9 ранеными. Всего десантникам было доставлено два 45-мм орудия, 34 миномета калибром 82 и 50 мм, а также 11 противотанковых ружей.
Уже 20 января 250-й полк получил по радио приказ генерала Г. К. Жукова: «К утру 21 января частью сил захватить Ключи и ударом в тыл противника в направлении Людиново содействовать группе Белова и войти с ней в связь». Вскоре последовало уточняющее распоряжение: «Первое — из района Знаменка, Желанье, Луги не уходить и во что бы то ни стало удержать район, заняв Знаменку; второе — наши части (соединения 33-й армии) 22 января выходят в район Темкино, им поставлена задача связаться с вами; третье — Белову оказать помощь частью сил, примерно двумя батальонами; четвертое — во что бы то ни стало прекратить движение войск противника по большаку Юхнов—Вязьма».
По решению командира полка 1-й и 2-й батальоны 201-й вдбр под общим командованием капитана Суржика направлялись в район Ключи для последующего наступления на Людиново. Пройдя по тылам противника, отряд Суржика занял несколько сел, уничтожив в них вражеские гарнизоны, и 28 января в деревне Тыновка соединился с конниками генерала Белова. Тем временем остальные подразделения десанта (так называемая «группа Солдатова») вместе с партизанами удерживали захваченный район. 22 и 23 января они несколько раз пытались атаковать Знаменку, но были отбиты превосходящими силами противника. 1-й батальон 250-го полка атаковал станцию Угра на магистрали Брянск— Вязьма, занимаемую подразделениями 365-го немецкого резервного пехотного полка, и в двух местах разрушил большие участки железнодорожного полотна. 3-й батальон 250-го полка и часть 1-го батальона 201-й вдбр блокировали шоссе Юхнов—Вязьма, препятствуя движению войск противника. Однако Знаменка, являвшаяся крупным опорным пунктом на этом шоссе, все еще оставалась в руках противника — несмотря на возобновление ожесточенных атак в ночь с 29 на 30 января.