1 августа в полосе наступления 3-й армии Брянского фронта на ближних подступах к Орлу фронт обороны 9-й армии дал трещину. Измотанные непрерывными боями дивизии Моделя на участке северо-восточнее Орла начали отход. Войска Брянского фронта сразу же перешли в преследование. Соединения 3-й армии продвинулись в южном и юго-западном направлениях на 12–14 км и охватили Орел с северо-запада. К полудню 2 августа главные силы 3-й армии вышли к р. Неполодь. Здесь вновь завязались упорные бои. Сильными ударами авиации, массированным артиллерийским и минометным огнем, контратаками танков и пехоты Модель сорвал попытки войск 3-й армии форсировать реку с ходу.
В ночь на 4 августа передовые части 3-й и 63-й армий Брянского фронта подошли к Орлу. Под ударами 63-й армии немецкие части вынуждены были начать быстрый отход с рубежа юго-восточнее Орла. В тот же день Рокоссовский уточнил задачи войскам правого крыла Центрального фронта. Соединения 70-й армии должны были активизировать боевые действия, а 2-я танковая армия и 9-й танковый корпус, нанести удар в тыл противнику в общем направлении Колки, Красная Ягода и оказать содействие войскам 70-й армии в свертывании обороны противника. Командующему 3-й гвардейской танковой армией предписывалось в час дня перейти в наступление с задачей переправиться через р. Крома на участке Колки, Красная Роща и развивать удар в общем направлении на Хмелевая, Гнилое Болото, Хотьково, чтобы отрезать пути отхода противника на запад и юго-запад из района Кромы, Орел, Нарышкино. Командующий 13-й армией должен был всеми огневыми средствами пехоты и артиллерии содействовать переправе 3-й гвардейской танковой армии через р. Крома, а затем, используя ее успех, стремительно продвигаться вперед с задачей к исходу 4 августа выйти на рубеж Марьинский, Красный Пахарь, Красная Нива, Долженки[223].
В связи с тем что приказ командующего Центральным фронтом поступил в штаб 3-й гвардейской танковой армии с запозданием, она перешла в наступление только в половине четвертого вечера 4 августа. Действуя на практически танконедоступной местности под сильным артиллерийским огнем противника и ударами его авиации, войска армии сумели к исходу дня выйти только к южному берегу р. Крома на участке от Новотроицкого до Кутафина. Ночью они разминировали подступы к переправам и оборудовали проходы через болотистую долину р. Крома, однако захватить переправы не смогли. К 11 часам утра 5 августа мотострелковые подразделения 18-й и 34-й механизированных бригад 7-го гвардейского механизированного корпуса форсировали Крому у Новотроицкого и захватили плацдарм на противоположном берегу реки, но дальше продвинуться не смогли. Части 6-го и 7-го гвардейских танковых корпусов овладели Глинками. Противник, предприняв контратаку силами до пехотного полка с 10 танками, отбросил переправившиеся части обратно на южный берег Кромы. 88-я танковая бригада 7-го гвардейского танкового корпуса к исходу дня 5 августа овладела переправой у Кутафина и в ночь на 6 августа начала переправу танков на северный берег Кромы.
Более успешно действовали войска 3-й и 63-й армий Брянского фронта. К вечеру 4 августа они овладели восточной частью Орла, вышли к Оке и на плечах отступавшего противника приступили к форсированию реки. На рассвете 5 августа Орел был полностью освобожден. В этот же день крупная победа была одержана и на южном участке Курской дуги – войска Степного фронта освободили Белгород. Войска Центрального фронта после ожесточенных двухдневных боев сумели к исходу дня 6 августа прорвать Кромский оборонительный рубеж и освободить город Кромы. Оборонявшиеся здесь соединения 9-й армии понесли большие потери: по показаниям пленных, в ротах оставалось по 15–20 человек, а некоторые батальоны были уничтожены полностью. В районе города Кромы советские войска освободили 5 тыс. семей, согнанных в лагерь для отправки на принудительные работы в Германию.
Генерал-фельдмаршал фон Клюге по согласованию со Ставкой Верховного Главнокомандования Вермахта вынужден был отдать приказ об отводе войск на оборонительный рубеж «Хаген». Его оборудование с половины дороги между Карачевом и Брянском и далее на юг, западнее Димитровска осуществлялось силами строительных и саперных батальонов, а также военнопленными.