Тем не менее угроза изоляции выдвинутого вперед мехкорпуса Алексеенко от главных сил фронта была более чем реальной. Более того, части корпуса оказались отрезаны от своих тылов, располагавшихся к востоку от дороги Сенно — Обольцы. Если в условиях охвата и обхода воевать было еще можно, то без горючего и боеприпасов — увы, нет. Прорыв 5-го мехкорпуса из окружения начался в 22.00 10 июля. За два часа до этого вперед была выслана разведка, обнаружившая интенсивное движение по дороге от Сенно до Обольцев. Однако прорыв под покровом темноты прошел в целом успешно. Сейчас можно констатировать: произошло это потому, что никакого прорыва немцы не ожидали. Они опомнились только тогда, когда дорогу пересек арьергард 13-й танковой дивизии — 25-й танковый полк. Он был отрезан артиллерийским огнем. Попытка прорыва с боем провалилась, во время этой отчаянной атаки погиб командир 25-го танкового полка полковник Муравьев. Он сгорел в подбитом танке. Также оказался отрезанным от главных сил корпуса отряд 109-й моторизованной дивизии. К середине дня 11 июля основные силы 5-го мехкорпуса вышли из окружения.
Отряд 109-й мотодивизии и 25-й танковый полк 13-й танковой дивизии прорвались к своим на следующий день, 12 июля. Им удалось нащупать просветы в построении противника и проскочить на восток в ночь с 11 на 12 июля. Как отмечалось позднее в отчете штаба 109-й дивизии, «отряд прошел все рубежи возможного столкновения с противником без единого выстрела». Остатки 25-го танкового полка были выведены из окружения по лесной дороге.
Окруженный вечером 8 июля мотострелковый полк 17-й танковой дивизии так и не был деблокирован ударом извне. Вечером 9 июля и утром 10 июля немцы пытались ликвидировать окруженный отряд. Однако окруженцы смогли удержаться, а затем было принято необычное решение: прорываться в противоположную расположению 5-го мехкорпуса сторону. Прорыв был направлен не на юго-восток, а на север. Фактически маршрут отряда пролегал по тылам немецкой группировки в районе Сенно. В условиях маневренного сражения, когда полностью контролировать захваченную территорию немцы не могли, это было вполне возможно. С 10 по 20 июля отряд кружным путем вышел из окружения.
По данным штаба 5-го механизированного корпуса, его соединения в результате боя 8—11 июля и при выходе из окружения понесли следующие потери:
13-я танковая дивизия — 82 танка;
17-я танковая дивизия — 244 танка;
109-я моторизованная дивизия — 40 танков[264].
Людские потери за этот период, за вычетом окруженного отряда 17-й дивизии, составили 646 человек, в том числе 138 человек убитыми и 357 — пропавшими без вести.