Планировалось встречными ударами 11-й гвардейской и 4-й ударной армий в направлении станции Бычиха разгромить городокскую группировку противника, ликвидировать плацдарм, так называемый Городокский выступ, образовавшийся на завершающем этапе Невельской операции 1943, овладеть Городком и продолжать наступление в направлении Витебска.

13 декабря 1943 года 11-я гвардейская и 4-я ударная армии при поддержке танков и артиллерии прорвали полосу обороны противника. В полосе наступления 11-й гвардейской, наносившей главный удар, противник оказал упорное сопротивление. 14 декабря на правом фланге 11-й гвардейской армии введены в бой 1-й танковый корпус и 83-я гвардейская стрелковая дивизия. 1-й танковый корпус 16 декабря вышел в район станции Бычиха и соединился с 5-м танковым корпусом. К 20 декабря было освобождено более 500 населённых пунктов района, а 24 декабря войска 11-й гвардейской армии овладели городом Городок.

В результате операции войска продвинулись на 60 км, разгромили 6 пехотных и одну танковую дивизии противника, ликвидировали Городокский выступ. 24 декабря 1943 г. освобождён город Городок. Были созданы условия для наступления в районе Витебска.

Войскам, участвовавшим в освобождении Городка, приказом ВГК от 24 декабря 1943 года объявлена благодарность и в Москве дан салют 12 артиллерийскими залпами из 124 орудий.