基希納對圖拉、梁贊一線的進攻還有力地牽制了紅軍對維亞濟馬一線的進攻，迫使這個代号爲“小火星”的反攻計劃推進得很不順利，小火星戰役的參戰部隊雖然包括西北、西兩個方面軍，但因爲南翼兵力牽制和組建莫斯科方面軍抽調了大量兵力，實際投入作戰的總兵力不到80萬，火炮超過10000門，坦克1300多輛。
梅列茨科夫高度重視第9集團軍的戰鬥力，無論兵力還是技術兵器都調集了超過舍爾納所部的一倍以上的力量，但在具體戰役執行過程中，一線部隊指揮官仍然低估了德軍防守的堅韌和反擊能力——第9集團軍據守維亞濟馬一線已超過一年，不但對這塊戰場了如指掌，而且擁有非常完善的防禦體系。
山地步兵出身的舍爾納依托地形構築縱深防禦，将城鎮、鄉村修建成要塞據點支撐防線，精确部署了交叉火力網殺傷突破敵軍。同時他還針對維亞濟馬一線有大批沼澤、進攻通道狹窄的特點，放棄主動出擊，專心将各種反坦克火力埋伏起來打反擊，有一輛突擊者坦克殲擊車在一天之内摧毀了23輛T-34并最終全身而退，取得了令人瞠目結舌的結果。
在戰役開始後，舍爾納不但額外得到2個航空聯隊的支援，總參謀部還源源不斷将後續兵力調遣給他。除一開始的第2裝甲師外，又将第3裝甲集團軍中的第10裝甲師及幾個預備隊步兵師交給了舍爾納，讓第9集團軍的兵力始終保持在30萬上下。更重要的是，德軍牢牢掌握了戰場上空的制空權。等到坦波夫包圍圈問題得到基本解決時，勞斯的第3裝甲集團軍全部主力都開始向維亞濟馬方向轉移。
紅軍西北集團軍的第39集團軍在西北部發動牽制性進攻，突入德軍防線10公裏以後便停滞不前。維亞濟馬東側，隸屬西方面軍的第20、31集團軍總共20萬官兵，在500輛坦克的支持下發動正面強攻，經過3天激戰，第31集團軍無法撼動德軍第102步兵師扼守的防線，裹足不前。第20集團軍的第一攻擊波突破了德軍前沿防線，由第6坦克軍和第2近衛騎兵軍組成的第二攻擊波立刻向縱深挺進，準備切斷德軍的生命線——勒熱夫-維亞濟馬鐵路。
但這些費盡千辛萬苦突破的紅軍一路遇到星羅棋布的德軍據點，遭受來自四面八方的火力阻截，暴露在交叉火力下的部隊傷亡慘重。德軍第2裝甲師和第78步兵師沿鐵路南北對進，發動淩厲反擊，切斷了突破敵軍的後路。6月10日晚，突破紅軍不得不放棄原計劃向東突圍，經苦戰返回本方防線——激戰7天後，該集團軍傷亡3萬餘人，損失200輛坦克，無力再戰。
西北方面軍部署在東北方的第41集團軍打得略好一些，第1機械化軍沖開一個寬達20公裏的缺口，突入德軍防線40公裏，連同第22集團軍第3機械化軍沖開一個寬8公裏、深15公裏的缺口。但令人意想不到的是，被沖破缺口的德軍防線彈性十足，舍爾納不斷指揮部隊向後彎曲，卻保持防線不斷裂。德軍第246步兵師雖然身陷重圍，卻依托堅固工事沉着應戰，吸引了蘇軍大量預備兵力。突破進來的蘇軍第1、3機械化軍遭到德軍第10裝甲師猛擊，舉步維艱。
到6月14日，也就是布良斯克方面軍投誠的前一天，蘇軍在維亞濟馬東、北、南三面都取得了一定進展，但均因德軍頑強的縱深防守而顯露疲态，不得不轉攻爲守。眼看蘇軍攻勢成了強弩之末，舍爾納立刻抓住機會翻盤。15日，已秘密調遣到位的第3裝甲集團軍主力在勞斯的率領下反擊突破最深的紅軍第41集團軍，以2個裝甲師、1個裝甲擲彈兵師、4個步兵師共計12萬餘人的強大兵力向蘇軍據守的突出部兩側發動鉗形攻勢。次日就打穿紅軍突入部結合位置，實現兩路會師，6萬蘇軍被包圍。
朱可夫不是一個輕易認輸的人。面對各條戰線傳來的壞消息，神情極爲堅韌，孤注一擲命令梅列茨科夫将西方面軍最後能動用的2個集團軍投入進攻，企圖反包圍突入的勞斯所部，救援被圍紅軍。紅軍第5、6坦克軍2萬官兵和350輛坦克，在寬僅4公裏的正面猛攻德軍的堅固防線。
勞斯用虎式重裝甲營和坦克殲擊營頂在一線，讓裝甲營從側面發動攻擊，關鍵高地幾度易手，戰場上到處都是燃燒的坦克和被毀的火炮，蘇軍坦克部隊甚至七八輛坦克一起湧出，冒死接近德軍坦克，最近時離虎式防線隻有100多米，前仆後繼的波次沖鋒如同海浪沖擊礁石，但在德軍堅固防線和88mm火炮的精準炮火前撞得粉碎。到當天傍晚，紅軍已損失坦克140多輛，官兵傷亡數萬，攻擊集群失去戰鬥力，4個近衛坦克旅旅長2個陣亡、1個重傷、1個輕傷。
雖然朱可夫和梅列茨科夫還死撐着不肯松手，但所有人都知道這場戰鬥已不用再持續下去了——德軍在中央戰場至少還有2個裝甲集團軍可用，如果他們再抽調過來，維亞濟馬一線剩餘的50多萬紅軍将全軍覆滅。
當天夜裏，身處前線指揮部的朱可夫被緊急召回莫斯科觐見斯大林，他沒進辦公室就感覺氣氛不對，周圍到處都是荷槍實彈的内務部隊，但還是毫無畏懼地走了進去。
“維亞濟馬一線打得怎麽樣？”
“德軍有了援軍，同志們打得很辛苦，我們牢牢吸引了他們的注意力，損失有點大，不過這樣能減輕中央戰場的壓力，等坦波夫附近的德國裝甲集群離開後，我決定讓托爾布欣同志去接應布良斯克方面軍突圍……”
“用不着了……”斯大林的語氣中滿是疲憊。
“這……雖然坦波夫包圍圈裏剩餘的同志不多，但如果被德國人完整消滅一個方面軍，造成的影響和震動就太惡劣。”朱可夫斟酌着言語，小心翼翼地避免說任何可能激化矛盾的話。
“你真不知道？”
“發生了什麽？”
“看看電報吧。”斯大林輕飄飄地甩過來一張紙。
看完有關布良斯克方面軍投誠的電報，朱可夫如同五雷轟頂，露出難以置信的眼神，當場說不出話來。好半天他才反應過來，怒罵道：“混蛋，混蛋，這個該死的混蛋！我還想着去救他，這個軟骨頭……”
“現在你打算怎麽辦？”
“維亞濟馬一線停戰，沃爾霍夫方面軍南下守住莫斯科南翼，莫斯科方面軍去堵坦波夫方向之敵，再從遠東、中亞抽調50萬兵力組成一個新的方面軍堵住中央戰線南部缺口。”朱可夫沉吟了一番，“進攻現在是不行了，必須轉入全線防禦。”
到現在這時候，他很明智地沒有再提“停戰談判”這件事。
“迅速部署到位吧。”斯大林揮了揮手，“3天後政治-局召開會議，你準備就軍事形勢作專題報告吧。”
朱可夫走後，貝利亞慢慢從裏面的房間走了出來，恭敬地問道：“需要繼續盯着他麽？”
“先放一放。”斯大林眉頭緊皺，問道，“情況都調查清楚了沒有？你一五一十和我說，不要有所隐瞞或保留。”
“基層中确實存在停戰談判的呼聲，但不是主流……朱可夫的有關意見是他本人想法，大概隻和華西列夫斯基、庫茨涅佐夫等人交流過，沒有證據表明有方面軍司令員一級将領與他串聯，同樣暫時也沒有證據說明該主張與政治-局成員有牽連……當然，也可能是他隐藏比較深，我們還需要深挖。”貝利亞小心翼翼地彙報道，如果是大清洗的年代，這一定是内務部興風作浪的好機會，可現在軍事壓力如此巨大，戰場上不斷慘敗，即便是内務部也有大難臨頭的感覺，所以絲毫不敢添油加醋。
聽到沒有政治-局成員牽涉其中，斯大林明顯就松了口氣，他最怕就是有人陰謀串聯奪權，“停戰談判”是假，要把他弄下去才是真——有些時候，黨内鬥争比面對面的德國人還要厲害。
他的腦子轉得飛快，表面上卻不動聲色地吩咐貝利亞：“繼續盯着他，不要露出破綻，也不要幹涉正常軍事調動，多觀察。”
一路走，朱可夫隻感覺後背上涼飕飕的全是冷汗，剛才在斯大林辦公室那一幕實在太吓人了：他敢保證，如果自己剛才應對不當，立即就會有無數事先埋伏好的内務部官兵湧出來，今天晚上就要在内務部監獄裏過夜——他在裏面待過，完全知道其中滋味了。
不過現在他沒空去想列伊捷爾的選擇了，他得趕緊部署兵力調整，東方集團軍群這近40萬部隊一旦解放出來，後果不堪設想……