Окружение Могилёва (10—16 июля)
12 июля 46-й немецкий моторизованный корпус начал наступление с захваченного плацдарма в сторону Горки. Советская 53-я СД находилась в авангарде главного удара - ее части были окружены и рассредоточены. Для блокирования Могилева с севера и прикрытия коммуникаций из полка «Великая Германия» вышло 46 моторизованных отрядов. В этот же день немецкий ТД-3 генерал-лейтенанта В. Моделя попытался въехать в город с юга по Бобруйскому шоссе. Оборону здесь осуществлял 388-й корпус морской пехоты 172-й дивизии морской пехоты под командованием полковника С.Ф. Кутепова. Их поддержали артиллеристы Мазалова. Атака была отражена - после 14-часового тяжелого боя в районе Буйничей немцы с тяжелыми потерями отступили. На поле боя осталось 39 подбитых немецких танков и бронетехники. Защитники тоже понесли большие потери, но сохранили свои позиции. На следующий день немецкие танковые атаки повторились и снова прекратились. Тем временем город был прикрыт: в районе Старого Быхова немецкие ТД-4, отражая атаки советских войск, вторглись в Кричев. 14 июля продвинутый объезд ТД-3 обошел Могилев и без сопротивления занял Чаусы. Так закончилась осада Могилева. Город был заблокирован полком «Великая Германия» и частью ТД-3.
Советский 13 А был разрезан. Ставку армии атаковали немецкие части, командующий армией генерал-лейтенант Ф. Н. Ремезов был тяжело ранен и эвакуирован. Командование войсками было прекращено. Новый командующий генерал-лейтенант В.Ф. Герасименко вступил в должность только 15 июля.
Наступление немцев было задержано 4А: он был выведен во второй эшелон на рубеже реки Проня. Это не позволило немецким мобильным соединениям выйти в оперативное пространство. Советское наступление на Бобруйск, начатое 13 июля, захватило часть сил вермахта из Могилева. Поэтому штурм города возобновился только после подхода пехотных соединений ГА Центр, которые сменяли подвижные части, блокировавшие город.
Штурм Могилёва (17—25 июля)
17 июля началось наступление на Могилев - 7 АК генерала В. Фармбахера при поддержке танков ТД-3. 7-я пехотная дивизия атаковала советские позиции по Минскому шоссе, 23-я пехотная дивизия атаковала по Бобруйскому шоссе. В Могилевскую область из Франции перебросили 15 п.п., южнее Могилева подошли 258 п.п.
Тем временем обтекающий Могилев немецкий бронеклин уходил все глубже и глубже на восток. ТД-10 последовал за авангардом 46-го моторизованного корпуса, взял Починок и двинулся к Ельне. В районе Могилева полностью блокированы соединения 13-й армии: 61 СК и 20 мехкорпусов. Боеприпасы доставлялись самолетами, но в условиях господства авиации в воздухе рассчитывать на полноценное снабжение окруженных войск не приходилось.
20 июля другая немецкая пехотная дивизия, 78-я, подошла к Могилевской области - она перешла восточный берег Днепра в район Борколабово и атаковала советскую оборону вдоль шоссе де Гомель, но была задержана.
Вермахт постепенно давил на советские войска. Уличные бои начались 23 июля. Противник ворвался на станцию и занял аэродром Луполово, с которого доставлял окруженных в Могилев. Связь между штабом 61-го корпуса и 172-й стрелковой дивизией, оборонявшейся в Могилеве, была прервана. Так открыли могилевский котел. С 21 по 24 июля началось наступление советских войск на Смоленские Арденны. С 22 июля наступает на Быхова 21А, генерал-полковник Ф.И. Кузнецова, чтобы объединиться с осажденными советскими войсками в Могилевской области. Однако противник снова заблокировал наступление советских войск.
Оставление Могилёва (26 июля)
24 июля в Могилеве продолжились уличные бои. Предложение командира 7-го немецкого армейского корпуса генерала артиллерии В. Фармбахера о капитуляции было отклонено. В ночь на 26 июля советские войска взорвали мост через Днепр.
25 июля на совещании командования окруженных формирований в селе Сухари (26 км восточнее Могилева), на котором присутствовал командир 61-го стрелкового корпуса генерал-майор Бакунин Ф.А., командир 20-го механизированного корпуса, Генерал-майор Н.Д. Веденеев, командир дивизии полковник В.А. Хлебцев (110-я винтовка), командир бригады Ф.А. ПАрхоменко (210-я моторизованная) и генерал-майор В.Т. Было решено начать прорыв вечером того же дня. План предусматривал движение войск по трем маршрутам в направлении Мстиславля, Рославля. В авангарде шел 20-й механизированный корпус, а в арьергарде - наиболее боеспособные части 110-й стрелковой дивизии.
К этому времени остатки 1-й мотострелковой дивизии, 161-й стрелковой дивизии и некоторых других частей 20-й армии, ранее окруженных в районе Орши, вошли в расположение 61-го стрелкового корпуса.
В ночь на 26 июля остатки 61-го стрелкового корпуса в три колонны начали прорваться из окружения в направлении Чаусы. Командующий отрезанной от основных сил 172-й стрелковой дивизией генерал М. Т. Романов решил оставить окруженный Могилев в покое. Было решено прорваться на запад в лес в районе села Тишовка (по Бобруйскому шоссе). Около 12 часов утра остатки 172-й стрелковой дивизии начали прорыв из окружения.
За самовольный выход из Могилева командующий 13-й армией генерал-лейтенант В.Ф. Герасименко был снят с должности командующего армией и заменен генерал-майором К.Д. Голубевым.
Попытка организованного выхода 61-го стрелкового корпуса из окружения не удалась. После двухдневных боев ее командир генерал-майор Ф.А.Бакунин приказал небольшими группами прорваться на восток, уничтожив всю технику и разогнав лошадей. Сам Ф. А. Бакунин вывел из окружения группу из 140 человек.
Начальник артиллерии 61-го стрелкового корпуса комбриг Н.Г. Лазутин и командир 53-й стрелковой дивизии полковник И.Я. Бартенева попали в плен. Из 53-й стрелковой дивизии к 20 июля на сборном пункте за Десной без тяжелого вооружения собралось около тысячи человек. Позже 53-я пехотная дивизия была восстановлена и воевала в составе Западного фронта. 110-я пехотная дивизия была почти полностью уничтожена (расформирована в сентябре 1941 г.), командир дивизии полковник В. А. Хлебцев перешел в партизанские действия. 16 декабря 1941 года он вывел из окружения группу численностью 161 человек.
Также была полностью разгромлена и вскоре расформирована 172-я пехотная дивизия, ее командир генерал-майор М. Романов, раненный при выходе из окружения, попал в плен и скончался в декабре 1941 года от ран в концлагере в Хаммельбурге. Командир 20-го механизированного корпуса генерал-майор Н.Д. Веденеев вышел из окружения. Остатки 210-й моторизованной дивизии в начале августа 1941 г. были выведены ее командиром, комбригом Ф.А. Пархоменко; 7 августа 1941 года ему присвоено звание генерал-майора. Остатки 26-й танковой дивизии были выведены из окружения ее командиром генерал-майором В. Т. Обуховым. Командир 38-й танковой дивизии полковник С. И. Капустин был взят в плен под Рославлем 29 сентября 1941 г. Обе танковые дивизии были расформированы в сентябре 1941 г.