В 08:05 5 декабря началась 25-минутная артподготовка. Естественно, она дала еще меньшие результаты, чем часовая канонада накануне. Ударная авиация была занята исключительно поддержкой Эльтигенского плацдарма. Таким образом, немецкая система огня опять не была расстроена. Результат был ожидаем. Понимая, что при неподавленных батареях и огневых точках наша пехота вперед пойдет не лучше, чем вчера, Петров разрешил использовать танки с самого утра. Задачи корпусов остались прежними.
В половине девятого наступление началось. 11-й гвардейский корпус главный удар наносил в районе высоты 133,3. Мотострелковый батальон 63-й тбр на этот раз, бесспорно, занял вершину высоты при поддержке 1-го танкового батальона бригады (13 Т-34) и 168-го гвардейского стрелкового полка. Но к 13:20 из 13 танков, поддерживавших атаку, в строю осталось лишь 5 (1 был подбит, 2 подорвались на минах и 5 вышли из строя из-за технических неисправностей). К этому моменту на высоту смогли прорваться подразделения 55-й дивизии. В 14:50 после 5-минутной артподготовки 55-я гв. сд с 63-й тбр пошли в атаку по западным скатам высоты 133,3. При этом танки наткнулись на минное поле и мощный заградительный огонь. Один Т-34 был подбит прямым попаданием снаряда, еще один подорвался на мине. Погибший в подбитом Т-34 командир 1-й роты капитан Б.Т. Тасуй был удостоен звания Героя Советского Союза. Пехота продвинуться не смогла. Мотострелковый батальон сдал свои позиции на высоте 133,3 подразделениям 55-й дивизии и был выведен в тыл. За 4–5 декабря батальон потерял 52 человека (7 убитых, 7 пропавших без вести и 38 раненых), но действовал гораздо успешнее любого из стрелковых подразделений обоих корпусов. 1-й батальон 63-й тбр также был к вечеру выведен из боя. Все вышедшие из строя танки, за исключением одного подорвавшегося, удалось эвакуировать. Оставшийся на поле боя танк впоследствии подорвали немецкие саперы.
На вершине высоты 133,3 закрепились подразделения общей численностью 59 человек при 8 пулеметах и 1 ПТР. Через некоторое время от гарнизона, находившегося под постоянным артминометным огнем и отражавшего контратаки, остались в строю 6 человек. Соседние подразделения из-за плотного огня не смогли прийти им на помощь. В конце концов бойцы оставили эту ключевую высоту. Огонь был настолько интенсивный, что лишь к полуночи два посланных офицера смогли установить, что высота потеряна. Ночью были предприняты две неудачные попытки исправить положение.
1449-й самоходный артполк двумя СУ-122 с утра поддерживал атаки в районе высоты 133,3. Обе установки были подбиты (в том числе у одной пробило ствол во время бомбежки) и эвакуированы.
16-й стрелковый корпус после 25-минутной артподготовки в 08:30 также перешел в наступление. 339-ю сд снова поддерживала рота KB, на этот раз в роли подвижных огневых точек. Наиболее драматические события, как и накануне, были связаны с действиями 85-го танкового полка. Командир 383-й дивизии генерал-майор В.Я. Горбачев послал танки в том же направлении, что и накануне. Немцы именно этого и ждали, поэтому смогли хорошо подготовиться. 19 Т-34 с десантом из состава 694-го полка через полчаса после атаки достигли первой траншеи, в которую большая часть десантников и соскочила. Танки прошли мимо южной и юго-западных окраин Булганака, где спешились оставшиеся десантники, и к одиннадцати часам достигли южного и юго-западного склонов высоты 101,6. Южнее Булганака 2 Т-34 были сожжены артиллерией, а еще 4 подбиты, их удалось эвакуировать. Танки без пехоты закрепиться на высоте не могли и некоторое время маневрировали под огнем, а затем отошли на юго-западную окраину Булганака.
Тем временем командир немецкой 98-й дивизии запросил удар пикирующих бомбардировщиков по прорвавшимся танкам, поскольку штурмовые орудия еще не прибыли. Хотя атаки советской пехоты удалось отразить, Гарайс опасался, что после атаки танков с тыла немецкая оборона может дрогнуть. Он запросил также разрешения использовать в бою группу Мариенфельда. Узнав, что Гарайс до сих пор не перебросил этой группы, командир 5-го корпуса приказал немедленно выполнить приказ. Было отказано и в помощи авиацией — она также действовала против Эльтигенского плацдарма. В час дня прибыла обещанная 2-я батарея 191-го дшо. Кроме того, Гарайс все-таки задержал у себя до вечера один эскадрон из группы Мариенфельда.