8 января перешли в наступление войска 3-й ударной армии под командованием генерал-лейтенанта М. А. Пуркаева и 4-й ударной армии, которой командовал генерал-полковник А. И. Еременко. Вместе с ними нанесла удар по противнику и левофланговая дивизия 34-й армии (командующий армией генерал-майор Н. Э. Берзарин).
Правофланговые соединения 3-й ударной армии и два полка 34-й армии форсировали озеро Селигер по льду и продвинулись вперед на 15 км. Однако их бои за опорные пункты противника Жабье и Ватолино затянулись до конца месяца. Часть сил армии подошла к селу Молвотицы и безуспешно пыталась овладеть этим сильным узлом обороны. Главные силы 3-й ударной армии за десять дней продвинулись вперед до 80 км. Глубоко вклинившись в расположение врага, они растянулись на фронте шириной до 200 км. 4-я ударная армия успешно наступала на всем фронте.
Для отражения наступления советских войск германское командование ввело в сражение находившиеся в глубине обороны 81-ю и 250-ю пехотные и 18-ю моторизованную дивизии 16-й армии, а также 102, 106-ю и 256-ю пехотные дивизии 9-й армии. Кроме того, в бой были брошены строительные батальоны, личный состав тыловых учреждений и других вспомогательных частей. 12 января командующий германской группой армий «Север» генерал-фельдмаршал фон Лееб обратился к Гитлеру с предложением немедленно оставить демянский плацдарм и отвести войска 16-й армии на лилию Старая Русса, Холм, так как считал, что при повороте войск 3-й и 4-й ударных армий против демянской группировки удержание района Демянска потребует значительных сил, которых не было в его распоряжении. Но Гитлер отверг предложение Лсеба и потребовал «во что бы то ни стало удерживать фронт на Валдайской возвышенности». В связи с тем что Лееб не соглашался с решением Гитлера, он и его начальник штаба генерал Бреннеке 16 января были отстранены от занимаемых должностей. Командующим группой армий «Север» стал генерал-полковник Кюхлер, а начальником штаба — генерал Хассе. Вместе с тем Гитлер приказал усилить 16-ю армию маршевыми батальонами и 218-й пехотной дивизией. С вводом в сражение свежих сил сопротивление немцев усилилось.
К 17 января войска фронта вышли на фланги демянской группировки в районах Старой Руссы и Холма, глубоко охватили ее с севера и юга. Единственная шоссейная дорога, соединявшая группировку со Старой Руссой, была перерезана. В ее распоряжении осталось лишь несколько полевых дорог, малопригодных для широкого использования. Извилистая конфигурация линии фронта создавала выгодные условия для окружения противника в районе Демянска нанесением встречных ударов со стороны Старой Руссы и Холма. В это время на станциях Крестцы, Любница, Дворец начали выгружаться части 1-го и 2-го гвардейских стрелковых корпусов.
17 января командование фронта направило Верховному главнокомандованию докладную записку, в которой давался анализ положения, сложившегося в результате десятидневных боев, и вносились предложения по плану дальнейших боевых действий. 11-ю армию, усиленную одной стрелковой дивизией и двумя стрелковыми бригадами, намечалось из района Старой Руссы направить на Холм, чтобы полностью окружить демянскую группировку противника, а прибывавшие во фронт 1-й и 2-й гвардейские стрелковые корпуса использовать для развития наступления в западном направлении. Выполнение этих двух задач планировалось последовательно, начиная с окружения и уничтожения демянской группировки противника[11]. Таким образом, в предложении командования фронта вопрос об окружении врага в районе Демянска ставился достаточно конкретно и целеустремленно. Однако и в этот период оно продолжало недооценивать силы противника и его возможности к длительному сопротивлению. Командование и штаб фронта считали, что «достаточно окружить 16-ю армию, как последует ее быстрый разгром, в силу тех условий, что начнется моральное разложение, армия останется без боеприпасов, продовольствия, ее боевые порядки перемешаются, и тогда она будет уничтожена в самые короткие сроки»[12].
Ставка Верховного главнокомандования в принципе согласилась с предложенной командованием фронта идеей окружения демянской группировки путем нанесения одностороннего удара по ее коммуникациям с севера. Вместе с тем она внесла ряд изменений в план дальнейшего ведения операции. Основная задача Северо-Западного фронта состояла в том, чтобы действиями 11-й армии в направлении на Сольцы и далее в тыл новгородской группировки противника, а 1-го и 2-го гвардейских стрелковых корпусов — в направлении на Псков перерезать основные коммуникации ленинградско-волховской группировки противника. Эта задача в отличие от предложения командования Северо-Западного фронта должна была решаться не после, а одновременно с разгромом демянской группировки. Главной задачей Калининского фронта по-прежнему оставался выход в район Витебска и Орши, взятие Смоленска.