С утра 15 января ударные группировки попытались возобновить наступление, а командование группы армий «Центр», подтянув резервы, нанесло фланговые контрудары, причем запланированный советскими начальниками артналет немцы опередили на полчаса своей артиллерийской подготовкой. После чего 3-я армия (41, 35, 40-й стрелковые корпуса) была атакована танко-гренадерской дивизией «Великая Германия», одним из наиболее боеспособных соединений Вермахта, которая «разведкой на нашем направлении не отмечалась». На левом фланге 2-й ударной армии неожиданно появилась 7-я танковая дивизия, «та самая, которую наши разведчики считали переброшенной на другой фронт». Хитроумные немцы сумели «воспользоваться туманом» и «незаметно сосредоточились» там, где их не ждали, а затем «яростно обрушились» на наши войска. Темп продвижения резко снизился, местами до полной остановки. Генерал Горбатов: «Страшное по силе и ожесточенности сражение разыгралось на второй день. Он был таким же пасмурным, как первый… Вместо ожидаемого развития успешно начатого наступления пришлось вести необычной силы встречные и оборонительные бои с переменным успехом… Да, это был страшный бой, тяжелый день. Наши войска не продвинулись ни на шаг, но ни на шаг и не отступили».
Скрепя сердце маршалу Рокоссовскому пришлось ввести в наметившиеся «трещины» в полосах 2-й ударной и 65-й армий соответственно 8-й и 1-й гвардейские танковые корпуса, а 16 января, в полосе 48-й армии, — 8-й механизированный корпус. Командиру каждого корпуса оперативно подчинялась штурмовая авиационная дивизия. Отразив несколько сильных контратак, танкисты сломили вражеское сопротивление и устремились вперед. Чтобы создать условия для продолжения наступления корпусов Горбатова, справа от него активизировались части 49-й армии. Улучшившаяся погода позволила поднять в воздух авиацию.
В результате за трое суток войска фронта прорвали тактическую зону обороны на 60-километровом участке и продвинулись в глубину до 30 километров, овладев опорными пунктами и узлами коммуникаций Пултуск, Насельск, перерезали железнодорожную магистраль Цеханув — Модлин.
Во второй половине 17 января 5-я гвардейская танковая армия (10-й и 29-й танковые корпуса — 585 танков и САУ, 545 орудий и минометов) под командованием генерал-полковника В. Т. Вольского, поддерживаемая с воздуха штурмовым авиакорпусом, вошла в прорыв в полосе 48-й армии (29, 42,53-й стрелковые корпуса) генерал-полковника Н. И. Гусева.
Это сразу изменило обстановку.
8-й гвардейский танковый корпус генерал-лейтенанта А. Ф. Попова (252 танка и САУ) внезапным ударом совместно с поддерживавшей его авиацией нанес поражение 7-й танковой дивизии, а 8-й механизированный корпус генерал-лейтенанта А. Н. Фирсовича захватил Грудуск. Дивизия «Великая Германия» попала под удар соединений 48-й и 3-й армий и понесла большие потери. 5-я гвардейская танковая армия оторвалась от общевойсковых соединений и к концу дня достигла Млавского укрепленного района.
17–18 января пали опорные пункты Цеханув и Пшасныш.
49-я армия (70-й, 121-й стрелковые корпуса) генерала Гришина продвигалась в северном направлении, обеспечивая правый фланг ударной группировки. Армии, действовавшие с сероцкого плацдарма, овладели Модлином.
После упорных пятидневных боев 2-й Белорусский фронт прорвал оборону противника в полосе шириной 110 километров и продвинулся на млавском направлении до 60 километров в глубину. К этому времени войска правого крыла 1-го Белорусского фронта освободили Варшаву, выдвинулись на реку Бзура и развивали удар на Познань. Однако остатки четырех пехотных дивизий, разбитой варшавской группировки отошли за Вислу и усилили 2-ю полевую армию, что осложнило обстановку перед левым крылом Рокоссовского.
Продвижение ударных группировок 3-го и 2-го Белорусских фронтов на кёнигсбергском и мариенбургском направлениях, которое началось после прорыва обороны 3-й танковой и 2-й немецких армий, поставило под угрозу фланги и тыл 4-й армии, оборонявшей августовский выступ и оказавшейся «в чрезвычайно неприятном положении». Командующий группой армий «Центр» видел опасность и пытался добиться санкции вышестоящего командования на отход, но Гитлер предложение отклонил и приказал защищать каждый вершок.