Войска правого крыла фронта совместно с армиями левого крыла Калининского фронта получили задачу разгромить противника в районах Дорогобуж, Ярцево, Духовщина и в дальнейшем овладеть Смоленском (план "Суворов I"). В случае успешного наступления Брянского фронта предусматривался поворот главных сил Западного фронта на Смоленск (план "Суворов II").
Прорыв обороны противника намечалось осуществить на четырёх участках в полосе Западного и на одном в полосе Калининского фронтов.
Начав 7 августа наступление, войска Западного фронта 20 августа завершили Спас-Деменскую операцию, в ходе которой разгромили группировку противника в районе Спас-Деменска, продвинулись в глубину на 30 - 40 километров, а затем были остановлены на промежуточном оборонительном рубеже.
Войска Калининского фронта, перешедшие в наступление 13 августа на духовщинском направлении, смогли лишь незначительно вклиниться в оборону противника.
В создавшейся обстановке Ставка ВГК временно приостановила наступление, чтобы перегруппировать силы и подготовить новый удар.
С 28 августа по 6 сентября войска Западного фронта проводили Ельнинско-Дорогобужскую операцию, в ходе которой 30 августа овладели Ельней, а правым крылом форсировали Днепр и 1 сентября освободили Дорогобуж, продвинувшись
к исходу операции на 35 - 40 километров.
После перегруппировки войска Калининского и Западного фронтов возобновили наступление, осуществив соответственно Духовщинско-Демидовскую операцию
и Смоленско-Рославльскую операцию. 16 сентября было освобождено Ярцево,
21 сентября - Демидов, 25 сентября - Смоленск и Рославль. Продвинувшись на
135 - 145 километров, советские войска ко 2 октября вышли на рубеж западнее Велижа, Рудни, река Проня, где перешли к обороне.
В результате Смоленской операции советские войска продвинулись на запад на
200 - 250 километров в полосе шириной 400 километров, очистили от немецких оккупантов часть Калининской, Смоленскую область, положили начало освобождению Белоруссии.
7 дивизий противника были разгромлены, 14 потерпели тяжёлое поражение. Противник был вынужден перебросить с орловско-брянского и других направлений
в район Смоленска 16 дивизий.
Всего Калининский и Западный фронты сковали около 55-ти вражеских дивизий, что способствовало успешному завершению контрнаступления советских войск в Курской битве. Большую помощь армии оказали партизаны. Особо отличившиеся 70 соединений и частей Западного и 34 Калининского фронтов получили почётные наименования "Смоленские", "Ельнинские", "Духовщинские", "Ярцевские", "Демидовские", "Рославльские" и другие. Многие соединения и части награждены медалями.