Были применены и «ампулометы» — сводная рота в составе 17 расчетов. Из наклонной трубы, смонтированной на санях, сжатый газ выталкивал стеклянную ампулу с горючей смесью, которая по крутой траектории летела на расстояние 300–350 метров. Разбиваясь при падении, ампула создавала небольшой очаг пожара. Всего по крепости в течение двух часов было выпущено 1620 ампул.
Но и после такого мощного огневого воздействия гарнизон крепости продолжал обороняться. Атаки советских войск с запада и с юга успеха не имели. Только с востока одному из штурмовых отрядов удалось прорваться в крепость. Туда были направлены дополнительные силы. Советские артиллеристы смогли втащить на вал крепости орудия и открыли огонь по крепостным строениям прямой наводкой. К артиллеристам присоединились и ампулометчики. Под прикрытием этих средств в полдень в крепость смогли проникнуть штурмовые группы с других направлений.
Остатки гарнизона крепости, отойдя в каменные здания, продолжали сопротивление. Бой продолжался до рассвета 16 января и только около 7 часов утра начал стихать. Над великолукской крепостью был поднят красный флаг. В крепости было обнаружено 336 убитых вражеских солдат и офицеров, 235 человек были взяты в плен. Также было захвачено 9 танков, орудия, минометы и другое военное имущество. О потерях советских войск при штурме крепости автор книги «скромно» умалчивает.
Штурм обороны противника в районе вокзала начался 14 января одновременно со всех сторон. С запада на Кирьяниху наступали части 257-й стрелковой дивизии. Противник здесь оборонялся в развалинах частных домов и имел несколько дзотов. С северо-востока и с юга надвигались части 7-й и 249-й эстонских стрелковых дивизий. 15 января были захвачены пригород Кирьяниха, паровозное депо и здание железнодорожного вокзала. Но добиться полного успеха и в этот день советские войска не смогли.
Решающим днем стало 16 января. В 12 часов 7-я эстонская стрелковая дивизия овладела находившимся около железнодорожной станции зданием городской больницы, где было взято в плен, по уверению К.Н. Галицкого, более 600 солдат и офицеров противника. В это же время 249-я эстонская стрелковая дивизия заняла последние укрепления немцев в районе железнодорожного депо, взяв в плен 260 человек.
Но и после этого в распоряжении противника оставалась последняя точка обороны — бетонированный подвал, окруженный дзотами, находившийся в нескольких сотнях метров восточнее железнодорожного вокзала. В нем с небольшой группой солдат и офицеров находился комендант крепости подполковник фон Засс.
Для уничтожения последнего очага сопротивления противника в составе 249-й эстонской стрелковой дивизии был создан специальный штурмовой отряд в составе 30 пехотинцев и саперов с артиллерийской батареей. Атака началась в полдень 16 января. Было уничтожено несколько огневых точек и взято в плен 8 человек. Но уничтожить последний очаг сопротивления врага не удалось. Находившиеся в подвале немцы не желали сдаваться.
Было решено на крыше подвала установить два мощных заряда взрывчатки, которые один за другим были подорваны в 15 часов 30 минут. Только после этого остатки немецкого гарнизона Великих Лук капитулировали. Из полуразрушенного подвала было извлечено 52 оглушенных и раненых солдата и офицера во главе с комендантом фон Зассом. После войны бывший комендант по приговору советского суда был повешен на центральной площади Великих Лук.
Таким образом, бои за овладение городом Великие Луки войска 3-й ударной армии вели более двух с половиной месяцев — с 20 ноября 1942 года по 16 января 1943 года, в условиях существенного превосходства советских войск в силах и средствах. Но многократные попытки штурма города срывались по различным причинам, прежде всего из-за стойкости его гарнизона и попыток деблокады окруженных. Бои в самом городе также носили ожесточенный характер и потребовали много времени. В результате этих боев город Великие Луки был взят советскими войсками. По архивным данным, в период боев было уничтожено более 5 тысяч и взято в плен 4 тысячи солдат и 80 офицеров противника, а также захвачено 113 орудий, 87 минометов, 20 танков и штурмовых орудий, много других трофеев.
Борьба за Великие Луки стала одним из первых примеров боев советских войск за сильно укрепленный город. Позже эти бои получили название «Сталинградской битвы в миниатюре» и вошли в советскую летопись Великой Отечественной войны как одна из успешных операций. За героизм и мужество, проявленные в Великолукской операции, более 10 тысяч бойцов и командиров были удостоены высоких правительственных наград. 57-я стрелковая дивизия была переименована в гвардейскую.
Завершая освобождение Родины