Воспользовавшись успехом кавалеристов, обходной маневр начали выполнять дивизии 50–й армии. Левофланговая 290–я стрелковая дивизия двинулась на Калугу с юго–востока и к утру 24 декабря вела бой за пригород Калуги — Пушкино. 217–я стрелковая дивизия относительно быстро продвинулась вперед и к 24 декабря вышла к Оке в районе Перемышля и к исходу 25 декабря выбила из города части 137–й пехотной дивизии. Выход на рубеж Оки позволил 50–й армии начать наступление в обход Калуги. Дивизии левого фланга армии (217–я и 413–я) нацеливались на Утешево (в 36 км к западу от Калуги). Одновременно левофланговые дивизии 49–й армии, наносившие удар в направлении на Детчино, нависли над калужской группировкой противника с севера.
Однако сдавать такой сильный опорный пункт, как Калуга, без боя немцы не собирались. Бои за сам город вели соединения подвижной группы В. С. Попова. Части 112–й танковой, 154–й стрелковой и 31–й кавалерийской дивизий неуклонно приближались к центру города. К исходу 28 декабря было занято уже 20 кварталов, а в ночь на 30 декабря немцы были выбиты из города и отошли в северо–западном направлении к Юхнову.
Решительным маневрированием подвижными группами командование фронта сумело быстро и эффективно овладеть крупным опорным пунктом и узлом дорог — городом Калуга. Вместо оттеснения к Калуге оборонявшихся перед фронтом 49–й и 50–й армий войск противника на город был брошена подвижная группа, которая сразу же перевела сражение за город в фазу уличных боев. Наступление корпуса П. А. Белова на Одоево позволило вывести в обход Калуги основные силы армии И. В. Болдина. В результате наступления 50–й армии и 1–го гвардейского кавалерийского корпуса разрыв между 4–й армией и 2–й танковой армией был расширен, и на этом направлении в бой было введено крупное подвижное соединение. Советские войска не позволили задержать себя на рубеже крупной водной преграды — р. Оки.
Прорыв на Одоево и выход к Оке, который оказал неоценимую помощь 50–й армии в овладении Калугой, осуществлялся 1–м гвардейским кавалерийским корпусом в рамках проведения крупной наступательной операции с далеко идущими целями.
Крупное подвижное соединение фронта получало наконец–то соответствующую его структуре и возможностям задачу. Корпус П. А. Белова должен был расширить разрыв, образовавшийся между XLIII армейским корпусом и основными силами 2–й танковой армии.
Далее кавалерийскому корпусу приказывалось стремительно выйти к Оке, форсировать ее на участке Лихвин, Белев и, повернув затем главными силами на северо–запад, овладеть 28 декабря Юхновом и отрезать противнику пути отхода от Калуги и Малоярославца.
План действий оперативной группы Белова предусматривал четыре основных этапа. В течение первого этапа (20—22 декабря) намечалось завершить подготовку к очередному этапу операции и освободить город Одоево (на р. Упа к югу от Калуги). На втором этапе (22—24 декабря) предполагалось форсировать Оку, в ходе третьего и четвертого этапа операции (24—27 декабря) группа должна была овладеть Козельском и выйти в тыл противника в районе Юхнова. Темп продвижения должен был быть 20—25 км ежедневно.
После выхода к Оке 24 декабря 1–му гвардейскому кавалерийскому корпусу были подчинены 41, 57 и 75–я кавалерийские дивизии, а также 328–я стрелковая дивизия, входившие ранее в состав 10–й армии. Ранее три кавалерийские дивизии объединялись в подвижную группу армии Ф. И. Голикова, но соответствующего возможностям кавалерии применения они не нашли. В корпусе П. А. Белова две вновь сформированные дивизии были приданы 1–й и 2–й гвардейским кавалерийским дивизиям довоенного формирования, а третья стала корпусным резервом. Давний спутник кавалеристов Белова — 9–я танковая бригада — был выведен в Сталиногорск для ремонта танков и пополнения личным составом.
Выход 1–го гвардейского кавалерийского корпуса к Оке привел к смещению одного из самых известных немецких военачальников, Гейнца Гудериана. Гальдер в своем дневнике описал день 25 декабря 1941 г. довольно мрачно:
«На фронте группы армий «Центр» этот день был одним из самых критических дней. Прорыв противника вынудил части 2–й армии отойти. Гудериан, не считая нужным посоветоваться с командованием группы армий, также отходит на рубеж Оки и Зуши. В связи с этим командование группы армий потребовало сейчас же сменить Гудериана, что фюрер немедленно выполнил. Командование 2–й танковой и 2–й армиями принимает Шмидт. На северный фланг 2–й танковой армии перебрасывается 4–я танковая дивизия 24–го моторизованного корпуса»
26 декабря командующий 2–й танковой армией Г. Гудериан был официально смещен со своего поста и направлен в резерв главного командования сухопутных войск. Войска 2–й танковой армии и 2–й армии были объединены в армейскую группу Шмидта, которую возглавил бывший командующий 2–й армией генерал танковых войск Рудольф Шмидт.