Захват Витебска
8 июля в районе Уллы немецкая 20-я танковая дивизия (командующий генерал-лейтенант Х. Штумпф), преодолев сопротивление советской 186-й пехотной дивизии 22-й армии, форсировала Западную Двину. 9 июля она заняла западную часть Витебска и захватила весь железнодорожный мост. Вслед за ней двину форсировали две моторизованные дивизии, одна из которых (20-я моторизованная) поддерживала действия 20-й танковой дивизии в районе Витебска.
10 июля бои в Витебске продолжились. Советская армия, на которой планировалось оборонять Витебск, только разряжалась. 9 июля только командование армии и трех корпусов, а также 220 моторизованной дивизии, 102 танкового полка и отдельные боевые части вышли в район Рудны и Лиозно. Прибыв в Витебскую область, командующий армией генерал-лейтенант И.С. Конев обнаружил в городе только батальон Осоавиахим и ополчение. 10 июля 220-я моторизованная дивизия и 102-й танковый полк, единственные из всех частей 51-й танковой дивизии, вступили в бой за город. Быстрой ночной атакой они заняли всю восточную (левобережную) часть города, переправились через реку, но в конце дня противник отбросил советские части. 11 июля немецкие войска полностью оккупировали город. 12 июля немецкий 39-й моторизованный корпус в составе трех дивизий (7-я и 20-я танковая и 20-я моторизованная в районе Витебска) начал наступление на Смоленск.
Витебский «котёл»
Несмотря на неудачи предыдущих дней, 12 июля советское командование приказало войскам трех армий (22-й, 19-й и 20-й) вернуться в Витебск. Заместитель командующего Западным управлением генерал-лейтенант А.И. Еременко было поручено координировать их действия. 12-14 июля И. С. Конев и А. И. Еременко отправили советские войска в наступление на Витебск. Однако инициатива продолжала оставаться за противником. 13 июля 39-й немецкий моторизованный корпус, наступая на Смоленск с северо-запада, вышел на Демидов (7-я танковая) и Велиж (20-я танковая дивизия), а 12-я танковая дивизия южнее Витебска вышла на Смоленское шоссе и заняла Рудню. Командный пункт 19-й армии в районе Рудни был поражен, командир Конев и генерал-лейтенант А.И. Ерёменко чудом избежал смерти или заключения.
15 июля 7-я танковая дивизия 3-й танковой группы Г. Готы вышла к Московскому шоссе в районе Ярцево, а 29-я моторизованная дивизия 2-й танковой группы Гудериана, наступая в направлении Копыса, вторглась в Смоленск. Таким образом, Витебск стал дном нового «котла». Разбитые части 19-й армии отступали на восток; многие советские солдаты и офицеры попали в плен. Севернее Смоленска пропал командир 25-го корпуса морской пехоты генерал-майор С.М. Честохвалов. 16 июля в районе Лиозно, по официальной версии, был взят в плен младший офицер 14-го гаубичного артиллерийского полка 14-й танковой дивизии 7-го механизированного корпуса Яков Джугашвили, сын И.В.Сталина.