Дивизии 27-й армии начали свои атаки с раннего утра. 185-я моторизованная, 33-я и 23-я стрелковые дивизии, 28-я танковая дивизия при поддержке танкового батальона из армейского резерва пытались атаковать, но успеха не было. Приданный 23-й и 28-й дивизиям 116-й отдельный танковый батальон потерял 12 сентября 8 танков Т-34, Т-26 и 15 ХТ-26.

Вечером, оставив арьергардное прикрытие в районе Гибно, 28-я танковая дивизия организованно, единой группой, начала выход из окружения в направлении Филипповой Горы. С собой бойцы забрали всех раненых и две 45-мм пушки – все оставшееся тяжелое вооружение. С утра 13 сентября над ними завис немецкий самолет-разведчик, а потом налетели бомбардировщики. Через несколько дней дивизия вышла из окружения в районе Филипповой Горы и получила приказ готовить в Корзово оборонительный рубеж.

12 сентября из отступающих частей 34-й армии удалось сформировать две группы, которым сразу же ставились наступательные задачи. В одной имелось около 600 человек из состава 262-й стрелковой и 163-й моторизованной дивизий. В тот же день они атаковали и заняли Кирилловщину. Продвижение на Каменную Гору было остановлено огнем из танков, находившихся в Сухой Ниве.

Вторая группа численностью до 1000 человек была сформирована из состава 245-й и 259-й стрелковых дивизий и пыталась наступать на Мирохны, но успеха не достигла.

Утром 12 сентября в командование 34-й армией вступил генерал-майор П.Ф. Алферьев.

К 13 сентября на Северо-Западном фронте сложилось неустойчивое равновесие. Немцы смогли только немного потеснить 182-ю стрелковую дивизию, заняв Выдерку. Совместные усилия 202-й и 84-й мотострелковых, 254-й стрелковой дивизий не привели к освобождению Лычкова. Справедливости ради надо отметить, что в составе 202-й мотострелковой дивизии к вечеру 13 сентября имелось только 155 человек. Немцы держали в своих руках Ильину Ниву и Лужно.

14 сентября 84-я мотострелковая дивизия овладела Алешенкой и Ямником, а вечером завязала бой за Лужно. Оборона 6-го полка 30-й пехотной дивизии была прорвана, а командный пункт был окружен. Наши танки застряли в реке Лужонка. Пехота оказалось прижатой к земле. В ходе боя был получен новый приказ – идти в район Чичилова на помощь окруженной 183-й стрелковой дивизии.

Для предотвращения прорыва наших частей на восток немцы выставили во всех деревнях гарнизоны силою до роты, при поддержке танков.

Немецкая блокада дорог и рельеф местности делали вывод материальной части почти невозможным. Даже 270-й корпусной артиллерийский полк был вынужден бросить 17 орудий на тракторах в двух километрах западнее Красеи. Для его вывода была запланирована частная операция силами 11-й и 34-й армий. Предусматривалось образование коридора западнее дороги Демянск – Лычково. Для этого 84-я мотострелковая дивизия с 10 часов утра 14 сентября атаковала и овладела Лужно, но удару двух полков немецкой пехоты противодействовать не смогла. Лужно вновь оказалось у противника.

В тот же день немцы продолжали наступать на восток и к вечеру вновь захватили Кирилловщину и соседние деревни.

После некоторого затишья в полосе 27-й армии противник возобновил наступление силами 32-й пехотной дивизии. Оборона 28-й танковой дивизии и 3-го мотострелкового полка НКВД была прорвана. Наши части с боями отошли и заняли рубеж южный берег озера Велье – Городилово – Филипповщина – Крутуша – Полново – озеро Селигер. 23-я стрелковая дивизия оборонялась севернее, в районе Исаково.

28-я танковая дивизия после двухмесячных боев была обескровлена. Полковник И.Д. Черняховский, только что вернувшийся в дивизию после болезни, направил боевое донесение Военному совету фронта и копию командованию 27-й армии, в котором показал реальную картину состояния дивизии. Это возымело действие. В короткие сроки дивизии были приданы два дивизиона артиллерии, армейские саперы и выходившие из окружения бойцы различных частей.

11-я армия продолжала вести боевые действия. После получения 1000 человек пополнения 254-я стрелковая дивизия в три часа дня 15 сентября взяла Сухую Ниву. 84-я мотострелковая дивизия, потеряв 49 убитых, 387 раненых бойцов, 8 танков, в том числе 5 КВ, взять Лычково не смогла.

К 17 сентября немцы вышли к основной укрепленной полосе, опирающейся на систему озер. С этого дня атаки противника прекратились, наступление окончательно заглохло. До шоссе Москва – Ленинград враг не дошел и застрял в болотах южнее озера Ильмень.

Кроме того, 19-я и 20-я танковые дивизии до 24 сентября должны были быть переданы группе армий «Центр». 123-я пехотная дивизия генерал-майора Рауха сменила танковые части и приняла ответственность за весь фронт на Валдайском направлении. Фронт окончательно стабилизировался, и дальше противник продвинуться уже не мог.