Только утром 28 декабря Козельск был очищен от немецких войск. Как и в большинстве проведенных кавалеристами Белова операций, в ходе боев за Козельск был применен обходной маневр. Город был охвачен с северо–запада и юга и под угрозой окружения и полного уничтожения оставлен обороняющимися.
Поскольку ось наступления группы Белова смещалась на северо–запад, 10–я армия Ф. И. Голикова должна была наступать строго на запад, прикрывая фланг 1–го гвардейского кавалерийского корпуса. Конечной целью наступления армии был район Сухиничей. Это был крупный узел коммуникаций, обеспечивавший рокаду между войсками противника, противостоявшего Западному и Юго–Западному фронтам. Для того чтобы открыть себе дорогу на Сухиничи, 10–я армия должна была сначала захватить Белев. Город располагался на стыке Западного и Юго–Западного фронтов, и удержание немецкими войсками этого опорного пункта означало серьезную угрозу флангу 10–й армии. Характер боевых действий в зимний период вынуждал обе стороны вести бои в основном за населенные пункты.
Наступление 10–й армии на Белев началось в узкой и бездорожной полосе между Одоевом и Арсеньевом шириной всего 20 километров. Поэтому к Оке соединения армии Ф. И. Голикова вышли только 26 декабря. В отличие от довольно легко форсировавших реку 50–й армии и кавалерийского корпуса Белова, армии Ф. И. Голикова предстояло провести штурм господствовавшего над окрестностями Белева. С утра 27 декабря 10–я армия начала наступление на Белев. Этот город с множеством каменных старинных зданий, монастырей, церквей представлял собой почти идеальное место для постройки крепости XX столетия. Немцами были построены ДЗОТы, блиндажи, пулеметные гнезда в каменных строениях.
Несмотря на относительную слабость частей немецких соединений, оборонявших Белев (отмечались части 56, 112 и 167–й пехотных дивизий, 4–й танковой дивизии), он был «крепким орешком» для свежесформированных дивизий 10–й армии, которые уже почти месяц не выходили из боев. Непосредственно в боях за Белев участвовали 330–я стрелковая дивизия, а также 322–я и 328–я стрелковые дивизии, возвращенные в 10–ю армию из группы Белова. 325–я и 326–я стрелковые дивизии армии поначалу оставались во втором эшелоне армии. Содействие войскам 10–й армии оказывала 342–я стрелковая дивизия 61–й армии образованного 18 декабря Брянского фронта. Основные силы 61–й армии отстали от передовых частей на 50—70 километров. Бои за Белев продолжались в течение двух суток. Командир 330–й стрелковой дивизии полковник Г. Д. Соколов с целью прорыва прочной обороны строил полки своей дивизии в три эшелона. Ухудшало ситуацию отсутствие в 10–й армии танков. Пригороды Белева по нескольку раз переходили из рук в руки.