Танковые корпуса немедленно перешли к преследованию. Громя тылы и отступавшие колонны итальянских войск, они стремительно продвигались вперед. За ними, закрепляя достигнутый успех, наступали стрелковые соединения. К исходу дня советские танки вышли в тыл 35-го армейского итальянского корпуса, отрезая ему пути отхода на юг. Обнаружив это, многие его части оставили удерживаемые позиции и, бросая технику и вооружение, обратились в паническое бегство. Картина отступления противника живописно показана в книге итальянского автора Д. Толлои «С итальянской армией в России». Он писал: «16 декабря советские войска опрокинули фронт итальянской армии… Многие штабы начали сниматься с места, теряя всякую связь с войсками. Части, атакованные танками, пытались спастись бегством врассыпную… Артиллерия и автомашины были брошены. Многие офицеры срывали с себя знаки различия, солдаты бросали пулеметы, винтовки, снаряжение» (Сталинград. Событие. Воздействие. Символ. — М.: Прогресс — Академия, 1995. — С. 64).
В центре полосы наступления Юго-Западного фронта 3-я гвардейская армия 17 декабря после 30-минутной артподготовки предприняла новую попытку прорвать оборону, однако сломить сопротивление 62-й и 294-й немецких пехотных дивизий на направлении главного удара этой армии снова не удалось. Вклинение советских войск в оборону врага было незначительным. Чтобы переломить неблагоприятный ход событий и ускорить прорыв, командующий армией ввел в сражение 1-й гвардейский механизированый корпус (командир генерал И. Н. Руссиянов). Совместно с соединениями 14-го стрелкового корпуса (командир генерал Ф. Е. Шевердин) он, преодолевая упорное сопротивление противника, начал медленно продвигаться в направлении Боковской.
Утром 18 декабря танкисты ворвались в эту станицу — последний крупный узел сопротивления в главной полосе обороны. Завязались упорные бои. Противник дрался за каждую улицу, за каждый дом, не считаясь с потерями, но к исходу дня ему пришлось оставить свои позиции. Однако и советские войска понесли большой урон. Только 1-й гвардейский механизированный корпус потерял 32 танка, т. е. 20 % своего состава. У танковых полков, непосредственно поддерживавших пехоту, вышли из строя в общей сложности 52 танка из 89 (ЦАМО. Ф. 232, оп. 590, д. 15, л. 31). Немалые потери были и в личном составе, особенно в стрелковых дивизиях.
На левом фланге Юго-Западного фронта вела наступление 5-я танковая армия. 16–18 декабря силами 5-го механизированного корпуса и 321-й стрелковой дивизии она с боем форсировала р. Чир северо-восточнее Обливской и на ее правом берегу захватила плацдарм протяженностью 15 км по фронту и почти 5 км в глубину.
Таким образом, в ходе трехдневных ожесточенных боев войска Юго-Западного и Воронежского фронтов прорвали оборону противника на трех участках. При этом на направлении главного удара они продвинулись на глубину до 40 км, расширив прорыв по фронту до 60 км. Благодаря этому создались условия для быстрого развития наступления и окружения главных сил 8-й итальянской армии и оперативной группы «Холлидт». В ходе ожесточенных боев были разгромлены 3-я и 9-я итальянские, 294-я и 298-я немецкие пехотные дивизии, нанесены значительные потери 52-й итальянской пехотной дивизии.
После прорыва обороны противника перед войсками Юго-Западного фронта встала задача перерезать пути отхода 8-й итальянской армии, окружить и уничтожить ее главные силы. Обстановка требовала ведение преследования противника в высоких темпах, так как немецкое командование приступило к спешной переброске резервов из глубокого тыла и соседних армий. Появление новых соединений подтверждало стремление противника остановить дальнейшее наступление советских войск и удержать занимаемые позиции прежде всего для того, чтобы обеспечить свободу действий группе армий «Дон» по деблокированию окруженных в Сталинграде 6-й и 4-й танковой армий.
Учитывая сложившуюся обстановку, Ставка ВГК приняла меры к объединению руководства всеми наступавшими на Среднем Дону войсками. Ее распоряжением 19 декабря 6-я армия была включена в Юго-Западный фронт. На следующий день Верховный Главнокомандующий согласился с предложением Военного совета этого фронта расширить полосу его наступления от р. Калитва до рубежа Ново-Марковка, Миллерово. Армиям необходимо было ускорить наступление и в кратчайшие сроки выполнить поставленные задачи.
Командиры соединений получили приказ не ввязываться в затяжные бои, а, обходя противника, стремительно развивать наступление в глубину. Ведущая роль при этом отводилась подвижным войскам. Они должны были нанести удар во фланг и тыл группе армий «Дон» и сорвать ее контрудар на котельниковском направлении. С этой целью 25-й танковый и 1-й гвардейский механизированный корпуса получили задачу к 22 декабря овладеть районом Морозовск, 24-й танковый корпус к 23 декабря — Тацинская, а 17-й и 18-й танковые корпуса к 24 числу — Миллерово (ЦАМО, оп. 590, д. 5, л. 107, 109, 111, 113; д. 26, л. 17).
19 декабря, суббота