А тем временем командир 39-го моторизованного корпуса генерал Шмидт получил приказ передовыми частями любой из своих дивизий выйти на автостраду северо-восточнее Смоленска и преградить противнику путь отступления на восток. Дивизии второго эшелона корпуса развернуть по обеим сторонам шоссе Смоленск – Демидов фронтом на юг с тем, чтобы воспрепятствовать отходу советских частей из Смоленска на север. Выполняя эту задачу, 7-я танковая дивизия устремилась на Духовщину, Ярцево и начала выходить в тыл армиям Конева и Курочкина.
К удовлетворению немецкого командования, «все данные указывали на то, что противник не намерен использовать преимущества, которые предоставляют ему обширные просторы страны, а наоборот, несмотря на понесенные потери, чувствует себя достаточно сильным, чтобы контрударами и упорным сопротивлением на оборонительных рубежах остановить вторжение в его страну».
16 июля части 7-й танковой дивизии Функа, прорвавшиеся со стороны Духовщины, захватили Ярцево, перерезали автомагистраль Москва – Минск и преградили советским войскам важнейший путь отхода на восток. Вслед за ней двигалась 20-я мотодивизия Цорна. Одновременно немцы выбросили сюда крупный парашютный десант. В распоряжение Тимошенко из состава Резервного фронта были выделены 110-я мотострелковая и 69-я танковая дивизии, получившие приказ с утра 18 июля нанести удар на Духовщину, разгромить 7-ю танковую дивизию противника и выйти к Смоленску. Эту задачу советские дивизии не выполнили, так как действовали разновременно и с опозданием.
Не менее серьезная обстановка сложилась в районе Орши и Шклова на стыке 20-й и 13-й армий. Танковая группа Гудериана прорвала здесь оборону и начала развивать наступление на Горки, Ельню, а правым флангом – на Чериков и Кричев. Саму Оршу упорно обороняла 73-я стрелковая дивизия полковника А.И. Акимова. Здесь же русские впервые применили новое сверхсекретное оружие – реактивные установки БМ-13.
Трехдневные бои в районе Орши вела выведенная было в резерв 1-я Московская мотострелковая дивизия. 12 июля она получила приказ во взаимодействии с частями 61-го стрелкового корпуса нанести удар на Копысь и отбросить немцев за Днепр, а еще через два дня дивизия оказалась в полном окружении. 16 июля комдив приказал уничтожить все оперативные документы и технику и прорываться на восток. В поход выступили 1500 человек. К концу месяца остатки 1-й мотострелковой были расчленены на мелкие разрозненные группы, каждая из которых выбиралась к своим самостоятельно. Сделать это удалось немногим.
Обойдя Оршу с юга, 47-й мотокорпус Лемельзена приближался к Смоленску. Теоретически оборона города возлагалась на 16-ю армию. Действительно, генерал Лукин привез из Забайкальского военного округа полнокровную армию, в составе которой, наряду с прочим, имелось 1300 танков. Но к моменту выхода немецких дивизий к Смоленску в его распоряжении осталось всего две стрелковые дивизии. Армию растащили, значительная ее часть, в том числе танковые соединения, была передана генералу Курочкину и успешно потеряна.
13 июля жаркие бои разгорелись под Красным, где двум немецким дивизиям 47-го мотокорпуса противостояла 57-я отдельная танковая дивизия полковника В.А. Мишулина (в ней еще оставалось два взвода танков БТ-7), 152-я стрелковая, снова отобранная у Лукина, подвижный мотоотряд и бригада Смоленского гарнизона под командованием полковника П.Ф. Малышева, состоявшая из батальона милиции и трех батальонов ополчения. Они держали оборону трое суток, затем, когда немцы их обошли, еще пять дней дрались в окружении.
В ночь на 16 июля 29-я мотодивизия Больтенштерна ворвалась в южную часть Смоленска. Город остались защищать лишь добровольцы Малышева. «Захват южной части Смоленска был связан с тем, что мы в то время не научились еще организовывать оборону в крупных населенных пунктах малыми силами… при минимальной подготовке города могли быть превращены в прочные опорные пункты, которые нелегко было бы преодолеть даже с помощью авиации, артиллерии и танков». Из слов Еременко можно понять, что ничего для превращения Смоленска «в прочный опорный пункт» сделано не было. Следом подоспела 17-я танковая дивизия и развернулась южнее города, чтобы воспрепятствовать отходу советских частей. Дивизии вторично не повезло: в боях под Смоленском был смертельно ранен ее командир генерал фон Вебер, на его место заступил генерал фон Тома.
19 июля 10-я танковая дивизия генерала Лепера завладела Ельней, создав здесь плацдарм, довольно далеко выдвинутый на восток. Три советские армии – 19, 16 и 20-я – оказались в оперативном окружении в районе Смоленска. Их связь с тылом можно было поддерживать лишь по лесисто-болотистой местности южнее Ярцево через Соловьево. Примерно в это время маршал Тимошенко доложил в Ставку: «Подготовленных в достаточном количестве сил, прикрывающих направление Ярцево – Вязьма – Москва, у нас нет. Главное – нет танков».
Еще в начале боев за Смоленск и Могилев, когда немцы только развертывали наступление к востоку от Днепра, левофланговая 21-я армия Западного фронта, которую возглавил бывший командующий Северо-Западным фронтом Ф.И. Кузнецов, получила задачу «нанести ответный удар по противнику в общем направлении на Бобруйск» и восстановить фронт по реке Березина. В состав армии в это время входили 7 стрелковых дивизий и 25-й механизированный корпус под командованием прославившегося на весь мир брестским парадом генерал-майора С.М. Кривошеина. В корпус входили 50-я, 55-я танковые и 219-я механизированная дивизия – всего 300 танков. На главном направлении действовали соединения 63-го стрелкового корпуса комкора Л.Г. Петровского. Одновременно планировалось наступление на Горки с двух направлений: 28-м стрелковым корпусом – вдоль восточного берега реки Проня; объединенными силами 4-го воздушно-десантного и 25-го механизированного корпусов под общим командованием генерала Жадова – из района Кричева. 13-я армия должна была силами 20-го мехкорпуса и двух стрелковых дивизий наносить удар на Горки вдоль западного берега Прони и осуществить ликвидацию прорыва противника в районе Быхова.
Однако с рассветом 14 июля немецкая авиация произвела массированные налеты на Чериков и Пропойск. Около 4 часов утра танки 4-й-дивизии Лангермана неожиданным ударом с северо-запада прорвались через мост на реке Проня у Пропойска, отбросив 55-ю дивизию, и повели наступление на Чериков, который взяли на следующий день. 17 июля они захватили Кричев. Ударная группировка 13-й армии оказалась отрезанной от основных сил фронта в районе юго-западнее Чаус. При выходе из окружения ее войска понесли большие потери, командир 20-го механизированного корпуса генерал С.И. Герасименко погиб.
От маршала Тимошенко последовал приказ вернуть Кричев, овладеть Пропойском и развивать наступление на Могилев. В наступлении участвовали части 50-й танковой и 219-й механизированной дивизий генерал-майора П.П. Корзуна. Их атаки совпали с натиском с севера сводного отряда 45-го стрелкового корпуса, выходившего на Пропойск из окружения. По воспоминаниям маршала С.С. Бирюзова, все свелось «к ожесточенным атакам позиций противника в лоб. А противник, хорошо укрепившись в Пропойске, сумел использовать подвижные группы танков и автоматчиков для маневра во фланг и тыл атаковавшим его войскам». До конца июля на рубеже реки Сож шли кровопролитные бои, однако части Лангермана удержали Кричев, а подоспевшая 10-я мотодивизия фон Лепера – Чериков и неоднократно переходивший из рук в руки Пропойск. Чтобы прикрыть свой правый фланг, Гудериан приказал перейти к обороне дивизиям 24-го и частично 46-го мотокорпусов.
Более удачно развивалось наступление 63-го стрелкового корпуса Петровского. Утром 13 июля его войска начали форсировать Днепр. Это наступление оказалось настолько неожиданным для противника, что он вначале почти не оказывал организованного сопротивления. Развивая успех, части корпуса вышли на западные окраины Рогачева и Жлобина, отбросив немцев на 20–30 км. Южнее 232-я дивизия 66-го корпуса продвинулась до 80 км и захватила переправы на реках Березина и Птичь. Удар Красной Армии на Бобруйск в обход могилевской группировки серьезно встревожил командование группы армий «Центр». Ему пришлось перебрасывать в полосу 21-й армии несколько дивизий и полков с других участков фронта и резерва. Но и советское командование, ввиду прорыва Гудериана на могилевском направлении, вынуждено было повернуть часть сил 21-й армии фронтом на север и не смогло помочь Петровскому развить успех. До 1 августа советские войска продолжали с боями рваться к Бобруйску и вышли к реке Березина. Конная группа генерала Городовикова в составе трех кавдивизий вышла в тылы противника и перерезала Варшавское шоссе юго-западнее города. Немцам пришлось выдвинуть сюда три армейских корпуса. За успешное руководство вверенными войсками комкору Петровскому было присвоено звание генерал-лейтенанта.