Войска Брянского фронта (3, 63А) также 12 июля перешли в наступление в направлении Новосиль — Орел. К исходу 12 июля 3А прорвала главную полосу обороны и вклинилась в оборону противника на 7 км. Попытка развить успех вводом 13 июля в сражение 1 гв. тк была неудачной, так как корпус понес большие потери от ударов авиации. К исходу 13 июля войскам 3 и 63А все же удалось прорвать тактическую зону обороны, продвинувшись на 14–15 км. К исходу 16 июля 3 и 63А продвинулись на глубину 17–22 км и вышли к тыловой оборонительной полосе. К 30 июля войска вышли на рубеж Нов. Синец — Становой Колодезь, чему способствовал ввод в сражение 3 гв. ТА и отвод противником войск из района Мценска на Орел ввиду опасности окружения, а также отвод войск противника ввиду угрозы охвата города с северо-запада и запада.
Войска Центрального фронта перешли в наступление силами 48, 13 и 70А 15 июля и к исходу 17 июля ликвидировали вклинение противника, начали развивать наступление на Кромы. Чтобы помочь преодолеть ожесточенное сопротивление 9А противника на подготовленных рубежах, Центральному фронту была передана 3 гв. ТА, однако армия имела большой некомплект в танках и на успешность действий фронта повлияла незначительно. К исходу 30 июля войска Центрального фронта имели наибольшее продвижение на 40 км до рубежа Становой Колодезь — Нестеров — Никольское — 10 км сев. — зап. нп Тросна.
В связи с тяжелым положением германских войск на орловском выступе и общей неблагоприятно складывавшейся обстановкой на советско-германском фронте германское командование 26 июля приняло решение об отводе войск на заблаговременно подготовленный рубеж обороны «Хаген», проходивший по рубежу Севск — Комаричи — 20 км вост. г. Брянск — Запрудное.
В ночь на 4 августа войска 3 и 63А завязали бои в г. Орел и 5 августа овладели городом. Противник весьма организованно осуществлял отвод войск и не только не допустил разгрома своей группировки, но и смог максимально снизить потери.
7 августа войска Западного фронта начали наступление в районе Спас-Деменска, развитие которого создавало угрозу выхода их в тыл оборонительного рубежа «Хаген» и группировки в районе Брянска. Германское командование было вынуждено перебросить часть сил с брянского на смоленское направление.
К 17–18 августа войска Брянского и правого крыла Центрального фронтов, преследуя противника, подошли к оборонительному рубежу «Хаген», на котором противник перешел к обороне.
Орловская стратегическая контрнаступательная операция завершилась. Группировке войск противника на орловском направлении было нанесено значительное поражение. Был ликвидирован орловский выступ и существенно улучшено оперативное положение войск Западного, Брянского и Центрального фронтов.