Захват Козельска корпусом П. А. Белова заставил Ф. И. Голикова расширить фронт наступления своей армии и направить на смену захвативших город кавалеристов 239–ю и 324–ю стрелковые дивизии. В том же направлении выдвигались 323–я и 325–я стрелковые дивизии. После неудачи первого штурма Белев был захвачен обходным маневром. 328–я стрелковая дивизия двинулась в обход города с севера, а 326–я стрелковая дивизия — с юга. Соответственно 322–я и 330–я дивизии продолжили бои за северные и восточные пригороды Белева, отвлекая внимание противника от обходного маневра двух других дивизий. К 13.00 31 декабря город был взят, а оборонявшие его немецкие части или уничтожены, или отступили на запад и юго–запад. Преследуя противника, 328–я и 330–я стрелковые дивизии продолжили наступление в западном и северо–западном направлении. Оставленная в Белеве в качестве гарнизона 322–я стрелковая дивизия несколько дней занималась очисткой города от оставшихся в нем отдельных мелких групп противника. Трофеями советских войск в Белеве стали 14 полевых орудий, 9 зенитных и 2 противотанковые пушки, более 100 винтовок, 25 станковых пулеметов, 70 автомашин, 50 мотоциклов и другое вооружение и техника, а также оставшиеся в банке 1 млн. 400 тыс. рублей советских денег. В городе также были захвачены более полутора тысяч тонн продовольствия.
После завершения боев за Белев стрелковые дивизии 10–й армии направились к главной цели наступления — городу Сухиничи. Фронт 10–й армии воронкообразно расширился с 20 км в начале операции до 150 км по расходящимся направлениям. Фактически армия Ф. И. Голикова брала на себя фронт 50–й армии и кавалерийского корпуса П. А. Белова, повернувших на северо–запад. Центр 10–й армии (324–я и 239–я стрелковые дивизии) завязал бои за Сухиничи. Остальные соединения двигались на северо–восток, занимая полосу армии И. В. Болдина и корпуса П. А. Белова. В Сухиничах армия Ф. И. Голикова столкнулась с первой ласточкой немецких стратегических резервов — боевой группой 216–й пехотной дивизией генерал–майора Вернера Фрейера фон унд цу Гильзы. Выбить ее из Сухиничей не удалось, и она была блокирована в городе к 5 января.
К началу января основным действующим фактором в действиях 10–й армии было расширение фронта наступления и растягивание флангов. Южный фланг армии Ф. И. Голикова растянулся вследствие отставания соседа слева. Когда 10–я армия уже вела бои за Белев, соседняя 61–й армия Брянского фронта к 28 декабря только выходила на рубеж южнее Белева. Добившись разгрома XXXIV армейского корпуса в Елецкой операции, войска 13–й и 3–й армий Юго–Западного фронта (с 18.12.41 г. — Брянского фронта) продолжили наступление на орловском направлении. На усиление фронта прибыла 61–я армия из свежесформированных соединений. Командующим фронтом был назначен генерал–полковник Я. Т. Черевиченко, членом Военного совета — корпусной комиссар А. Ф. Колобяков, начальником штаба — генерал–майор В. Я. Колпакчи. Во второй половине декабря войска Брянского фронта продвинулись на 30—110 км. Однако к концу декабря они были остановлены организованным сопротивлением и контратаками противника и перешли к обороне. Основной причиной медленного развития наступления являлся крайне слабый боевой и численный состав наших войск. Так, например, на 1 января 1942 г. 3–я армия имела всего 138 орудий и минометов всех калибров, а в ее пяти стрелковых дивизиях насчитывалось 16 028 человек. Еще слабее была 13–я армия, имевшая только 82 орудия и миномета и насчитывавшая в пяти своих дивизиях в общей сложности 11 833 человека. Силы этой армии были сравнимы со штатной численностью одной стрелковой дивизии.