20 октября 16 гв СК и 2 гв ТК начали наступление в 11:00, когда видимость улучшилась, после 30 минутной артиллерийской подготовки (с участием 2 артиллерийской дивизией прорыва), удара авиацией. После часового ожесточенного боя, бригады корпуса пробили брешь в обороне противника в р-не Кассубена и ушли в прорыв в западном направлении.
Вдогонку за уходящими танками был брошен 1-й батальон пантер «ГГ». 26-я бригада, продвигаясь на запад, весь день вели с ним бой. К 22:00 она захватила переправу через р. Роминте в р-не Нештонкемен и к полуночи переправилась на западный берег. К этому моменту в бригаде осталось 38 Т-34, 4 76 мм. Потери за день: убито 16, ранено – 23 человека. Сгорело 11, подбито 2 танка. Бригада отчиталась о 13 подбитых танках и САУ, 8 ПТО, уничтожила 2 батареи 88 мм зениток и 2 мелкокалиберные зенитные пушки (МЗП). Именно в этих боях заслужил золотой крест командир 4-й роты танкового полка «ГГ» фельдфебель Ф. Бовиц, который в течении дня подбил 13 советских танков.
25 гв ТБр прорвавшись без затруднений южнее Кассубен, далее следовала практически без помех, сбивая малые заслоны противника с помощью мотострелков 4-й гв МСБр, которые в итоге обогнали танкистов и в 17:30 вышли к Вальтеркемену (Gross Waltersdorf).
Еще раньше переправилась 4 гв ТБр, которая уже к 18:00 1-й ТБ с боем овладел переправой через р. Роминте, занял плацдарм в р-не Праслаукен и оседлала на участке южнее Вальтеркемена «имперское шоссе «132», которое вело через Гольдап на Гумбиннен. В районен переправы бригада захватила 1 тяжелое орудие и 400 бочек с горючим. 2-й ТБ встал заслоном на восточном берегу, прикрывая фланг корпуса с южного направления. Потери 4-й гв ТБр за день составили 2 танка сгоревшими и 7 подбитыми.
Таким образом, за день корпус продвинулся на 6-8 км и на 4-х км участке, в трех местах, захватил переправы через Роминте.
По бригадам действовала авиация: 19 октября Ю-87 и Хеншели-129 навалились на передовые бригады, как только те форсировали Писсу. 25-ю гв ТБр бомбили и обстреливали 10 Ю-87. Активное воздействие в этот день отметили и в 26-й бригаде. Однако, единственное упоминание о результатах авианалетов 19 октября: в документах 25-й гв ТБр «пробита башня одного Т-34 и повреждена ходовая одного Т-34».
20 октября бригады атаковали группы до 18 FW.190 с бомбовой нагрузкой, а также группы до 8 Ju.87 и 5 Hs.129. Все бригады в этот день отметили сильное воздействие вражеской авиации, однако судя по документам, потери от нее понесли небольшие, не более 5-6 танков и 1-2 САУ. В утренней бронесводке корпуса 21 октября отмечена потеря 17 танков сгоревшими, из них 15 от авиации и 2 от артогня. Однако, похоже, что распределение потерь в сводке перепутано.
За 20 октября люфтваффе в районе прорыва заявили 27 точно уничтоженных и 19 поврежденных танков. Немецкая авиация и в последующие дни держала 2 гв ТК в фокусе. Однако, согласно отчету технической службы, за все время операции корпус потерял от авиации 10 танков, из них лишь 4 безвозвратно. Для снижения результативности воздушных атак очень пригодились МДШ.
К исходу второго дня боев бригады корпуса насчитывали боеготовых танков: 4-я гв ТБр - 55, 25-я - 46, 26-я – 38. 1500-й САП – 20 СУ-76, 401 гв САП – 19 СУ-85. всего 139 боеспособных Т-34-85 в танковых бригадах (плюс 15 танков в частях корпуса), 39 САУ и 961 активных штыков в 4-й гв МСБр. В текущем и среднем ремонте находилось 17 танков и 3 САУ.
Потери противника в этот день неизвестны.
В 4-ю Армию полным ходом прибывали резервы. Заканчивалась переброска через Гумбиннен дивизий Парашютно-танкового корпуса «Герман Геринг» (Fs.Pz.K. “HG”). В течении 21-22 октября прибыли:
- 6 пехотных и 2 танковых батальона 1.Pz.Div. (к-р - полковник Ганс фон Неккер): Fus.Btl.1, II./Pz.G.R.1, I., II./Pz.G.R.2, Aufkl.Abt.1, I., II./ Pz.Rgt.1, Pi Btl.1.;
- 6 пехотных батальонов и батальон самоходок трехротного состава 2.Pz.Gren.Div (полковник Эрих Вальтер): Stug Abt.2, Fus.Btl.2, I., II. / Pz.G.R.3, I.,II./ Pz.G.R.4, Pi Btl.2;
- корпусные части: Pz.Pj.Btl., Sturm-Btl., а также дивизионные артполки и зенитные полки четырехдивизионного состава. Точно определить количество танков затруднительно, поскольку корпус вводился в бой по частям и при этом нес потери, сведения о которых отрывочны. В то же время, корпус получал пополнения: согласно докладов генерал-инспектора танковых войск в дивизии Fs.Pz.K в сентябре-октябре было отправлено: 50 пантер и 45 штугов.
Кроме этих дивизий в 4 А из 3 ТА перебрасывалась 5 Pz.Div генерал-майора Р. Липерта (R. Lippert). В составе Pz.Rgt.31, Pz.G.R.13, Pz.G.R.14, Pz.A.A.5., Pi.Btl.89, Pz.Jg.Abt.92, Pz.Jg.Abt.53, He Flak-Abt.288. Она двигалась своим ходом и основные части прибыли к Гумбиннену лишь вечером 21 октября. Для высвобождения этих резервов, 3 ТА пришлось оставить плацдармы на р. Нарва и отойти за нее. Эта дивизия подчинялась Fs.Pz.K. и совместно с его дивизиями должна была составлять северную «клешню».
Из резерва Германской Ставки в 4-ю А также передавалась, поднятая по тревоге 19 октября, панцер-гренадерская бригада Führer Grenadier Brigade (FGB) полковника Г. Каллера (oberst Н. Kahler). Кроме двух пехотных батальонов, бригаде по штату полагалось 36 пантер, 11 Jg.Pz.IV, 4 Flakpanzer IV и более 100 бронетранспортеров. Эта бригада формировала южную клешню.
В ночь на 21 октября в Гумбиннен прибыли очередные эшелоны с частями 2-й пгд «ГГ». Рассчитывая задержать 2 гв ТК в междуречье Писсы и Роминте ее командир, Э. Вальтер получил приказ выбросить на юг три сильных отряда с целью успеть занять командные высоты и установить на них зенитные орудия, тем самым заперев советский танковый корпус на плацдарме. Первый отряд, боевая группа из состава 3-го батальона Pz.G.R.3 направилась по юго-западной дороге через Каллнен. Второй отряд из состава 2-го саперного батальона дивизии должен был занять Пликенские высоты в 4 км южнее города. И третий, наиболее сильный, отряд из состава 2-го батальона Pz.G.R.3, усиленный самоходками и зенитками дивизии, а также несколькими пантерами через Перкаллен двигался на Вальтеркемен с задачей попытаться отбить его.
Пытаясь использовать эффект прорыва, пока противник не опомнился, штаб корпуса приказал бригадам продолжать наступление ночью. Выступив в 22:00 20 октября 4 МСБр двигалась всю ночь. ГПЗ бригады (2 МСР) уничтожал и рассеивал мелкие гарнизоны в Майгунишкен, Мариенхех, Буйлин, Лютцикен, Будвейтшен, а также перебрасываемые мелкими группами резервы. Несколько раз бригадам на пути попадались колонны тягачей с зенитками. В р-не западнее Майгунишкен в колонну головного отряда внезапно врезались 2 легковушки с тремя немецкими офицерами, которые стали отстреливаться и были убиты. В этой стычке погиб замполит 1 МСБ к-н Черепнин.
Подготовленной атакой 3 МСБ овладел Йукнишкеном к 4:00, перерезал железную дорогу из Гумбиннена на юг и установил здесь юго-западный рубеж прорыва корпуса. Передав в 10:00 этот участок подошедшей пехоте 31 гв сд, 3 МСБ свернулся и двинулся на север к Гумбиннену.
В это время 1 и 2 МСБ вышли на подступы к Немерсдорфу и совместно с 1 и 2 ТБ 25 гв ТБр в 4:00 неожиданной атакой разгромили в р-не Будвейтшен гарнизон и подходившую колонну первого отряда 2 пгд «ГГ». Уничтожив в общей сложности дивизион 88 мм пушек и до 200 солдат (из них взяв 35 в плен). От пленных командованию корпуса стало известно, что в ночь на 21.10. в Гумбиннен прибыл 16.Fsch.Jag.Rgt.(это и был Pz.G.R.3) 2 пгд «ГГ».
В 6:00 1 и 2/4 МСБ и 2/25 ТБр ворвались в Немерсдорф, очистили его от групп автоматчиков и к 7:00 заняли оборону в 500 м западнее городка, приспособив имевшиеся здесь траншеи. Уже в 10:30 немцы пробной атакой попытались отбить город, но пока малыми силами.
В 12:00 по приказу корпуса из-под Немерсфдорфа снялся 1 МСБ и ушел под Гумбиннен. Оборонять плацдарм в Немерсдорфе остались 2 МСБ и 2 ТБ 25 гв ТБр. 1 ТБ 25-й бригады находился в резерве корпуса в лесу восточнее Немерсдорфа, где простоял этот и следующий день.
Едва только закончив переправу к 24:00 26-я бригада двинулась дальше по шоссе Вальтеркемен – Гумбиннен, ГО 2 ТБ бригады уже через полчаса столкнулся с третьим отрядом, выброшенным командиром 2-й пгд «ГГ» на Валтеркемен.
Приняв доклад от комбрига-26 Шанина о тяжелом положении бригады, Бурдейный отправил ей на помощь 1-й и 3-й ТБ 4 ТБр, нацелив их с юга и запада во фланг и тыл, вражескому отряду. Даже двум бригадам пришлось потратить много времени, прежде чем им удалось сбить с позиций, и разбить немецкую боевую группу. Часть группы с бронетехникой сумела прорваться на северо-восток, откуда после подхода резервов продолжала активные действия, стараясь вернуть Перкаллен. Большую помощь 2 гв ТК здесь оказали полки 11 гв сд и поддерживаемые 2 гв адп. Особенно успешно здесь действовал 40 гв сп с 13 осад на СУ-76 – единственная бронетехника кроме 2 гв ТК попавшая в эти дни на западный берег Роминте.
Примерно в это же время 3 батальон 4 МСБр и 3-й ТБ 25 гв ТБр двигаясь к Гумбиннену вступили во встречный бой со вторым отрядом – саперным б-ном 2-й пгд «ГГ», пытавшимся занять высоты в районе Пликена. Огнем из засады в лесу этот отряд сумел подбить несколько танков 25-й бригады. 3 МСБ развернулся и, прочесав лес, рассеял его и заставил отойти на север. На рубеже Вилькен – Куткунен огнем зенитных орудий противник остановил танки 25-й бригады, однако, мотопехота сумела прорваться дальше и овладела Куткунненом.
Кроме потрепанного 3-го пгп (или как его, по-старому назвали пленные – «16 Fsch.Reg.»), укрепления под Гумбинненом успели занять части 2-го батальона 4-го пгп, саперного и фузилерного батальона, батальон фольксштурма, а также наспех сформированные отряды из вспомогательных частей. Эти отряды имели сильную огневую поддержку: артполк и штурмовые орудия 2 пцгд дивизии «ГГ», бронепоезд Pz.zug 52. Имелось некоторое количество танков – через город перебрасывалась отремонтированная техника, а на его юго-восточной окраине сосредотачивались прибывающие маршем с севера части 5 тд.
Здесь же были установлены орудия зенитных дивизионов, защищавшей этот район, 18-й зенитной дивизии. Точное количество зенитных орудий на позициях южнее Гумбиннена подсчитать затруднительно. Но известно, что к этому времени в город прибыли 3 зенитных дивизиона 2 пгд «ГГ», а также Flak.-Abt.504. Таким образом, можно предположить наличие минимум 5-6 батарей знаменитых «ахт-ахтов» и такого же количества 20-милиметровок.
В 15:00, с подходом освободившихся батальонов 4 и 26 гв ТБр, при поддержке развернувшейся корпусной артгруппы, была проведена сильная атака на Гумбиннен. Бригады вели бой до темноты, удалось сильно потрепать немецкую оборону, захватить «зенитную высоту» 58,4 на которой на укрепленных позициях располагались батареи 88 мм и 20 мм зениток. Значительную поддержку оказала артгруппа, выпустившая 492 76 мм снарядов; 380 120 мм мин и 280 РС. Но продвижение вперед составило всего 600-1000 м. До окраин Гумбиннена оставалось еще столько же.
К исходу этого долгого дня в корпусе оставалось: 124 боеспособных танка и 33 САУ. В 25-й и 4-й танковой бригадах – по 41 танку; в 26-й – 38 танков; в 4 МСБр – 885 активных штыков. В САПах: СУ-76 – 14; СУ-85 – 19.