К исходу 11 августа подготовка к наступлению была завершена, от каждой дивизии первого эшелона 46-го и 25-го стрелковых корпусов было выделено по одному батальону для ведения разведки боем. Силовая разведка началась в 2 часа ночи 12 августа и прошла удачно, атакующие подразделения вклинились в немецкие позиции, заняли несколько населенных пунктов и раскрыли систему обороны противника. В 12 часов артиллерия 11-й А открыла сильный огонь по оборонительной полосе неприятеля, уничтожая и подавляя выявленные цели. Артподготовка продолжалась полчаса, а в 12.30 главные силы 25-го и 46-го стрелковых корпусов перешли в наступление на Карачев с севера и северо-востока, однако быстрого продвижения не имели, поскольку борьба велась за каждый населенный пункт и за каждый позиционный рубеж, где немецкие части оказывали упорное огневое сопротивление. К исходу 12 августа 46-й ск овладел опорными пунктами неприятеля в Теребилово, Большое Нарышкино, Алехино и продвинулся на подступы к Одрино, а 25-й ск выбил врага из Малой Семеновки и вышел на рубеж Желтоводье – Большая Семеновка.

В то же время войска 16-го и 36-го гвардейских стрелковых корпусов 11-й гв. А, наступавшие на Карачев с востока, в 4.30 утра 12 августа после короткой артподготовки прорвали оборону противника на участке Мертвое – Кочержинка, овладели опорными пунктами в селах Мертвое, Юрьево, Яковлево и железнодорожной станцией Одринская (в 4 км южнее Одрино), но быстрого развития их наступление также не получило. Немцы непрерывно контратаковали, вводя в бой тактические резервы. При этом части немецких 10-й моторизованной и 8-й танковой дивизий продолжали удерживать позиции в районе Алехино, угрожая ударом во фланг 31-й гв. сд. Командир дивизии полковник Щербина вынужден был оставить для прикрытия правого фланга 95-й и 97-й гвардейские стрелковые полки [477] .

По свидетельству Петра Кириченко [478] , 11 августа 1-й тк получил задачу: совместно с 36-м гв. ск всеми боеспособными танками наступать в общем направлении на Карачев. По решению командира 1-го тк все боеспособные танки были переданы в распоряжение командира 159-й тбр полковника Хайдукова. В ночь на 12 августа бригада совершила марш и к 7 часам сосредоточилась в лесу в полукилометре южнее поселка Раннее Утро. В 13 часов от командующего бронетанковыми и механизированными войсками 11-й гв. А генерал-майора танковых войск Константина Скорнякова поступило распоряжение: 159-й тбр к 14.30 12 августа выйти в район Алымова и с этого рубежа вести наступление в направлении Карачева во взаимодействии с 84-й гв. сд полковника Петерса. Выйдя в район Алымова, бригада в 18 часов 30 минут заняла исходные позиции в лощине в 1 км северо-западнее Долгого, имея 27 боеспособных танков Т-34, 7 Т-70 и 1 Т-60. Стало известно, что противник обороняется на подступах к Карачеву на рубеже Аксиньино, господствующая высота с отметкой 246,1 южнее Аксиньино. Эта высота надолго запомнилась всем участникам боев. Здесь были сосредоточены все артиллерийские средства 26, 34, 253-й пехотных и 18-й танковой дивизий противника. В засадах находились 20 танков и 4 самоходных орудия «Фердинанд». Северные скаты высоты 246,1 и дороги севернее ее представляли собой сплошные многослойные минные поля. Командир 159-й тбр получил задачу: 1) бригаде во взаимодействии с 84-й гв. сд 36-го гв. ск наступать в направлении Грибовы Дворы – северная окраина Карачева – Козловский; 2) ближайшая задача – овладеть Карачевом; 3) далее наступать на Козловский. В течение ночи на 13 августа бригада готовилась к выполнению поставленной задачи. В 12 часов 40 минут 13 августа бригада атаковала противника в направлении Грибовы Дворы – Масловка – Карачев. Разрушив два дзота и продвигаясь с боями вперед, бригада уничтожила около двух рот гитлеровцев и к 14 часам вышла на рубеж 300 метров западнее Аксиньино – восточные скаты высоты 246,1. Противник потерял 5 танков, 9 артиллерийских орудий, 3 миномета, 12 пулеметов. Дальнейшее продвижение бригады было приостановлено из-за шквального артиллерийского огня из района Грибовых Дворов и западных скатов высоты 246,1. Противнику удалось подбить 10 танков Т-34, из которых пять сгорели, три танкиста погибли, 3 были ранены.

3-я и 63-я армии БрФ за 12 августа продвинулись от 6 до 12 км, при этом войска 63-й А завязали бои за хорошо укрепленный узел обороны немцев в Шаблыкино, однако 13 и 14 августа части этих двух армий успеха и дальнейшего продвижения также не имели.

4-я ТА в начале наступления взаимодействовала с 3-й и 11-й гвардейской армиями – в течение 12 и 13 августа основные силы армии наступали в направлении Шаблыкино – Навля и вышли на рубеж Карачев – Шаблыкино. Однако в связи с потерями уже 13 августа было принято решение вывести танковую армию во второй эшелон фронта. Для продолжения операции вместе с общевойсковыми соединениями была оставлена только 30-я мсбр, которая в дальнейшем длительное время действовала в отрыве от основных сил танковой армии.

Наступление войск БрФ поддерживалось массированными ударами авиации 15-й ВА, которая 12 августа обеспечила 808 самолето-вылетов, в том числе для воспрепятствования отходу противника по дорогам Карачев – Брянск и Карачев – Желтоводье [479] . Германская авиация почти не препятствовала этим налетам, поскольку с 10 августа значительная часть авиационных соединений 6-го ВФ начала передислоцироваться в полосу ГА «Юг» для действий в составе 4-го ВФ.

Таким образом, за первые два дня наступления – 12 и 13 августа – советским войскам не удалось полностью преодолеть вражескую оборону и овладеть господствующими высотами на направлении главных ударов 11-й и 11-й гвардейской армий БрФ. Немцы удачно вели сдерживающие бои, опираясь на систему опорных пунктов и узлов сопротивления, а в ночь на 13 августа генерал Модель усилил карачевскую группировку частями 78-й штурмовой пд, которая сосредоточилась в районе села Грибовые Дворы [480] . Однако командование двух советских армий распространило тактику взятия опорных пунктов противника на способ ведения всей фронтовой операции и осуществило глубокий обход города с севера и юга. Воспользовавшись тем, что танковые и моторизованные соединения противника (18-я и 8-я танковые, 10-я моторизованная дивизии) оказались связаны в обороне восточнее Карачева, части 5, 26 и 83-й гвардейских стрелковых дивизий 8-го гв. ск, действовавшие при поддержке 2-го тяжелого танкового полка прорыва, в течение 14 августа отбросили ослабленные предыдущими боями 26-ю и 34-ю пехотные дивизии немцев, обошли Карачев с юго-востока и тремя батальонами форсировали реку Снежеть в районе Ныпряхино (в 5–6 км юго-восточнее Карачева). Одновременно соединения 46-го ск овладели районным центром Одрино, бои за который продолжались с 13 августа, поскольку немцы подготовили здесь сильный опорный пункт, защищавшийся боевой группой в составе около 8 пехотных рот и до 20 единиц бронетехники [481] . Перед началом атаки по районам Одрино и Песочня был нанесен авиаудар силами 78 бомбардировщиков и 200 штурмовиков 15-й ВА, сбросивших на вражеские позиции до 82 тонн бомб [482] . Это настолько дезорганизовало оборону 8-й тд немцев, что командующему 46-го ск генералу Эрастову удалось быстро продвинуть вперед 238-ю и 369-ю стрелковые дивизии полковников Ивана Красноштанова и Ивана Хазова, форсировавшие реку Песочня и вышедшие к шоссе Орел – Брянск в 3 км северо-восточнее Карачева. Успешное наступление 8-го гвардейского и 46-го стрелковых корпусов создало угрозу полного окружения немецких войск в районе восточнее Карачева.

Обнаружив угрозу окружения, немцы немедленно начали отводить свои войска с позиций, прикрываясь арьергардами. Раскрыв отход противника, части 323-й сд 25-го ск выбили группу 293-й пд немцев из опорного пункта в селе Большая Семеновка; части 31-й гв. сд 16-го гв. ск, применив обход, овладели важным опорным пунктом вражеской обороны на высоте 209,2; части 84-й гв. сд 36-го гв. ск продвинулись до села Грибовые Дворы. К исходу дня 14 августа войска 11-й и 11-й гвардейской армий полностью преодолели главную оборонительную полосу немцев и вышли на подступы к Карачеву с севера, востока и юго-востока.