Но основной удар тактической группы 21-го полка (600 бойцов) наносился в направлении Тимбукту. Город был взят 28 января в результате стремительного броска наземных сил (900 км за пять дней по заболоченной местности), поддержанного парашютным десантом — рота 2-го парашютно-десантного полка Иностранного легиона и подразделения 17-го парашютного инженерного полка. Со взятием Гао и Тимбукту цель первого этапа наступления на севере была достигнута — джихадисты потеряли контроль над прикрывавшей их рекой Нигер и плацдарм для контрнаступления на юг.
Развивая успех, франко-малийские силы двинулись в глубь Сахары на север. Вскоре в игру вступила чадская армия, начав наступление со стороны Менаки. 31 января союзники взяли Кидаль. Французский спецназ захватил городской аэродром, высадившись с вертолетов. 8 февраля был занят Тессалит, в этом случае спецназовцы десантировались на парашютах. Боевики серьезного сопротивления не оказывали, при этом французские части были весьма легко вооружены. Основная часть пушечных бронеавтомобилей, бронетранспортеры и самоходная артиллерия прибыли в район боевых действий уже после захвата этих городов. Каждый раз после захвата очередного города на его аэродроме высаживались французские инженерные части для быстрого восстановления и расчистки взлетно-посадочной полосы, что было критически важно для наращивания сил посадочным способом и организации снабжения воздушным путем удаленных группировок войск.
Боевики отошли в горы Адрар-Ифорас, где были созданы базы, склады вооружений, боеприпасов, топлива и продовольствия. Уже 10 февраля они попытались провести контратаку. Отряд в несколько десятков исламистов, переправившись через Нигер, просочился в Гао. Сражение развернулось днем в районе центрального полицейского участка, вскоре бои шли по всему городу. Было несколько попыток атак малийских блокпостов террористами-смертниками. Французские вертолеты поддержали огнем малийские части. Базировавшаяся на аэродроме 2-я французская тактическая группа (900 человек) активного участия в битве за Гао не принимала. Исламисты действовали как отряд смертников и не планировали отход. Все они были уничтожены или взяты в плен к утру следующего дня. Следующее нападение боевиков было более масштабным и лучше спланированным. Ночью 20 февраля им удалось захватить здание муниципалитета и ряд административных зданий в центре города. Малийские части блокировали центр, однако, наткнувшись на огонь крупнокалиберных пулеметов и гранатометов, на штурм не пошли. В этот раз французы вступили в бой. 200 бойцов 92-го пехотного полка на бронетранспортерах VAB и VBCI выдвинулись с аэродрома. Огонь из всего имеющегося вооружения трех рот БТР VBCI и ракетные удары двух вертолетов Gazelle решили дело. Французов поддержали также туареги полковника Аг Гаму. Из 40 боевиков почти половина была перебита, остальным удалось уйти.
Заключительный этап кампании — операция по прочесыванию труднодоступного горного массива Адрар-Ифорас — получил название Panthère. Она проводилась с 18 февраля по 25 марта. К ней были привлечены две французские тактические группы (1,2 тысячи человек) — механизированная на AMX-10RC и преимущественно из спешенных парашютистов, а также 800 чадских военнослужащих на модернизированных боевых машинах пехоты БМП-1У, закупленных на Украине. Группировка авиаподдержки, помимо самолетов, включала 12 вертолетов. Французы могли рассчитывать на малийскую армию и подразделения туарегов из НДОА и Исламского движения Азавада (ИДА), которые достигли соглашения с центральным правительством Мали.
Основным районом боевых действий стала местность в районе горы Адрар-Тигаргар (40 км к востоку от Агельхока — операционного центра французов в этом районе) площадью примерно 1,2 тысячи квадратных км. У союзников не было достаточно сил для полного блокирования всех путей отхода исламистов. В горах действовать пришлось в основном пешком, бронетехника и автомобили могли передвигаться лишь по сухим речным руслам (вади). В отличие от начального этапа малийской кампании на этот раз исламисты оказывали отчаянное сопротивление, противники часто вели бой на ближней дистанции. Основным районом сопротивления стала долина Амететтай.
