虽说第16集团军的部队，只用了几个小时，就成功地夺取了沃洛科拉姆斯克南面的外围阵地；在接下来的几天时间里，又陆续地夺取了几个居民点，但要想夺取这座城市，依旧是一件不容易的事情。

当近卫骑兵第2军的部队，迂回到沃洛科拉姆斯克的西面，切断了德军的退路和补给线以后，刚刚划给第16集团军指挥的步兵第322师，就马上对城里的德军进行了几次小规模的试探进攻，并一度占据了城南的两条街道。但由于德军的顽强防御和疯狂反扑，第322师被德军从城里赶了出来，被困在城里的一个连，在经过一天一夜的激烈战斗后，除了几名重伤员被俘外，剩下的指战员全部壮烈牺牲。

这几次小规模的进攻，主要目地是为了搞清楚德军的防御情况，并借以判断出他们的抵抗的决心。经过这几次的试探，罗科索夫斯基心里很明白，城里的德军虽然陷入了自己的包围之中，但他们的战斗意志很顽强，绝对不会轻易放下武器向自己投降，因此他开始有计划地在城南方向集结坦克和大炮，准备采取强攻的方式，从这里打开突破口。

12月24号白天，罗科索夫斯基命令部署在城东的步兵第323师，在一个坦克营的掩护下，首先向沃洛科拉姆斯克发动了进攻。但由于在这一地区，德军构筑有坚固的防御工事，苏军的进攻很快就以失败告终。

城东进攻失利的消息传来后，罗科索夫斯基立即将卡扎科夫、奥廖尔叫到面前，对两人说道：“两位指挥员同志，城里的德军有坚固的防御工事和顽强的战斗意志，看来我们只能动用重炮和坦克强攻才能冲进城里。”

卡扎科夫望着罗科索夫斯基问道：“司令员同志，您下命令吧，我的炮兵早就准备就绪，随时可以对城南的德军防线实施炮击。只要将德国人隐蔽和御寒用的房屋统统摧毁，他们就会因为没有隐蔽之处，而被迫放下武器向我们投降。”

奥廖尔等卡扎科夫一说完，也接着说道：“司令员同志，就算炮兵不能将敌人全部消灭，等我们的坦克冲进城里后，也能将那些负隅顽抗的德国佬碾得粉碎。”

见手下的两位指挥员如此有信心，罗科索夫斯基欣慰地点了点头，随后吩咐道：“好了，你们立即给炮兵和坦克部队下达作战命令吧。”他抬手看了看表，补充说，“我们将在二十分钟后，对德军的防御阵地实施炮击。”

等两位指挥员去向部队下达命令时，马利宁有些担忧地问道：“司令员同志，沃洛科拉姆斯克城内的建筑物，大多数是石质建筑，前段时间在遭受德军轰炸和炮击的情况下，都有半数的建筑保存了下来。如今我们能动用的重炮很少，凭借现有的火炮，真的能将敌人藏身的建筑物都摧毁吗？”

“如果炮兵不能摧毁城里的建筑，我可以请求空军出动。”罗科索夫斯基胸有成竹地说：“我相信炮兵和空军轮流上阵，足以摧毁德军的防御。”见罗科索夫斯基如此有信心，马利宁也不好再说什么，只能继续去忙自己的工作。

在苏军的密集炮火打击下，炮击区域内的建筑物接二连三地倒塌，不少躲在建筑物里的德国兵，也被埋在了废墟里。

炮火准备一结束，苏军的两个师，便同时从东、南两个方向，朝城市里的守军发起了进攻。因为参与进攻的部队，不是罗科索夫斯基的嫡系，所以他们采取进攻的模式十分刻板，指战员们穿着醒目的土黄色棉军服，在皑皑白雪中排着密集的队形，端着枪一味的向前猛冲，这种自杀式的冲锋，使得德军能够躲在阵地里，从容地进行点射和扫射。

在前面开路的坦克，因为冲得太靠前，和步兵拉开了距离，结果成为了躲在废墟里的反坦克手的靶子。随着越来越多的坦克，被德军摧毁，失去了坦克掩护的步兵，更加成为了德军猎杀的靶子。