מספר חוקרים רוסיים ומערביים מתחו ביקורת על טענותיו של גלנץ ביחס ל"מבצע מארס" וטענו שהוא הגזים בכוונה בחשיבות שייחס הפיקוד הסובייטי למבצע, בהיקף הכוחות הסובייטיים שהשתתפו בו, ובאבדות שספג הצבא הסובייטי במהלכו. הם טענו שהמבצע היה מתקפה מוגבלת, שיעדה העיקרי היה לרתק את כוחות קבוצת ארמיות מרכז הגרמנית, ולהסיח את דעתו של הפיקוד הגרמני מהמתקפה הסובייטית העיקרית, שנועדה להתבצע בדרום ברית המועצות באזור סטלינגרד. לדעתם, למרות כישלון המבצע, והאבדות הכבדות יחסית שספג הצבא האדום במהלכו, הוא הצליח להשיג את יעדו העיקרי, בכך שריתק כ-30 דיוויזיות גרמניות להגנה על בליטת רז'ב-ויאזמה, ומנע העברת תגבורות מקבוצת ארמיות מרכז לעזרת הכוחות הגרמניים בחזית הדרום לאחר כיתור הארמייה השישית באזור סטלינגרד.
תוכנית מבצע "מארס".
תוכנית המתקפה הסובייטית הוכנה על ידי הסטאבקה ומרשל ז'וקוב, ששימש באותה עת סגן המפקד העליון של הצבא הסובייטי, ואושרה על ידי סטלין בסוף ספטמבר 1942. היעד המרכזי של המבצע היה כיתור והשמדת הכוחות הגרמניים שהחזיקו בחלק הצפון מזרחי של בליטת רז'ב-ויאזמה (פחות משליש השטח הכולל של הבליטה הגרמנית) באמצעות מתקפה מתמקדת משולבת משלושה עברים. במבצע נועדו להשתתף כוחות משתי "חזיתות" סובייטיות. הארמיות ה-20, ה-29 וה-31 של החזית המערבית בפיקודו של איבן קונייב נועדו לבצע את המתקפה העיקרית מדרום מערב לעיר רז'ב, לצלוח את הנהרות ואזוזה (Vazuza) ואוסוגה (Osoga) ולנוע צפון מערבה לכיוון סיצ'בקה, בעוד הארמיות ה-41 וה-22 של חזית קלינין, בפיקוד מקסים פורקייב, תוקפות לכיוון דרום-מזרח מדרום ומצפון לעיר ביילי (Beyli), באגף הצפון-מערבי של המבלט הגרמני, וחוברות עם כוחות החזית המערבית ממערב לסיצ'בקה. הארמייה ה-39 מחזית קלינין נועדה לערוך מתקפה משנית על הקצה הצפון מזרחי של הבליטה הגרמנית באזור נהר מולודוי טוד, במטרה לרתק את הכוחות הגרמניים ולבלבל את הפיקוד הגרמני ביחס לכיוון המאמץ הסובייטי העיקרי. לאחר השלמת כיתור הכוחות הגרמניים במרחב רז'ב-סיצ'בקה-ביילי, הכוחות הסובייטיים היו אמורים להתרכז בחיסול הכוח המכותר. גאורגי ז'וקוב, שעד סוף אוגוסט 1942 שימש כמפקד החזית המערבית, מונה על ידי הסטאבקה כמתאם הפעולות ההתקפיות של החזית המערבית וחזית קלינין.
מבצע מארס נועד במקור להתבצע בסוף אוקטובר 1942, אך גשמי סתיו מאוחרים עיכבו את ההכנות לקראתו והפיקוד הסובייטי נאלץ לדחות את מועד תחילתו ל-25 בנובמבר, כדי לאפשר לקרקע הבוצית לקפוא ולהקל על תנועת הכוחות התוקפים. מקורות רוסיים טוענים שההחלטה לפתוח במבצע שבוע לאחר תחילת מתקפת הנגד באזור סטלינגרד (19 בנובמבר), אף על פי שתנאי מזג האוויר באזור בליטת רז'ב היקשו מאוד על ביצוע המתקפה, נבעה מהרצון לרתק את כוחות קבוצת ארמיות מרכז לחזיתם בכל מחיר.
דייוויד גלנץ טוען, שהפיקוד הסובייטי העליון תכנן לערוך מתקפה גדולה נוספת בחזית המרכזית, שנועדה לנצל את הצלחת מבצע מארס, כפי שמבצע סטורן בחזית הדרומית, נועד לנצל את הצלחת מבצע אורנוס (מתקפת הנגד הסובייטית באזור סטלינגרד). במסגרת המבצע, שקיבל את שם הקוד מבצע יופיטר, נועדו הכוחות הסובייטיים לכתר ולהשמיד את הכוחות הגרמנים באזור ויאזמה, ולהמשיך במתקפה לכיוון סמולנסק. הארמיות ה-5, ה-33 וארמיית הטנקים השלישית של החזית המערבית היו אמורות לתקוף את החזית הגרמנית מדרום מזרח לוויאזמה, לכבוש את העיר ולחבור עם כוחות חזית קלינין, שיתקפו לכיוון דרום מזרח מהאזור שייכבש במהלך מבצע מארס. גלנץ מסתמך בעיקר על ראיות נסיבתיות (קיום ריכוזי כוחות סובייטיים חזקים מדרום מזרח לויאזמה, שתוגברו במהלך אוקטובר ונובמבר 1942 על ידי כוחות מעתודת הסטאבקה). הוא כותב, שלא הצליח למצוא בארכיונים הסובייטיים ראיות לקיום תוכניות מבצע ספציפיות להמשך האופנסיבה בחזית המרכזית לאחר השלמת מבצע מארס. כלומר, אין כל ראיה ממשית לקיומה של תוכנית "מבצע יופיטר".
מצבת הכוחות של הצדדים היריבים.
קו החזית מול הגזרה שנבחרה למתקפה בבליטת רז'ב הוחזק על ידי 7 ארמיות סובייטיות (4 ארמיות של החזית המערבית ו-3 ארמיות של חזית קלינין), אך לא כולן הופעלו במהלך מבצע מארס. שתיים מהארמיות של החזית המערבית (ה-29 וה-30) לא השתתפו כלל בשלב הראשון של המתקפה הסובייטית, ורק 3 מתוך 10 הדיוויזיות של הארמייה ה-31 מילאו בה תפקיד פעיל. הכוחות שנטלו חלק בשלב הראשון של המתקפה הסובייטית כללו 30 דיוויזיות חי"ר בסיוע אלפי קני ארטילריה. הכוחות הניידים שהוקצו למתקפה כללו 2 קורפוסי טנקים (שאחד מהם הוחזק בעתודה), 2 קורפוסים ממוכנים, קורפוס פרשים ולמעלה מ-20 בריגדות טנקים ובריגדות ממוכנות עצמאיות (1600–1900 טנקים. חלק ניכר מתוכם טנקים קלים).
קיימת מחלוקת לגבי גודלו של הכוח הסובייטי שהשתתף במבצע "מארס". לפי גלנץ, 7 הארמיות שנועדו להשתתף במבצע, כללו ערב פתיחת המתקפה 667 אלף חיילים ויותר מ-1900 טנקים, ובמהלך המתקפה על בליטת רז'ב הם תוגברו בכ-150 אלף חיילים וכמה מאות טנקים נוספים. אולם לפי מקורות רוסיים, הכוחות שהשתתפו באופן פעיל בשלב הראשון של מבצע מארס כללו 362 אלף חיילים, 1300 טנקים וכ-4000 קני ארטילריה, וכלל הכוח הסובייטי, כולל עתודות שהופעלו בשלבים המאוחרים של המתקפה, לא עלה על 550 אלף חיילים.
הכוח הגרמני שהחזיק באזור שהותקף בבליטת רז'ב, כולל תגבורות שהועברו לאזור לאחר תחילת המתקפה הסובייטית, כלל 24 דיוויזיות - 15 דיוויזיות חי"ר (כולל דיוויזיית שדה של הלופטוואפה), דיוויזיית פרשים של האס אס, 6 דיוויזיות פאנצר ו-2 דיוויזיות פאנצרגרנדיר. כוח זה היה שווה ערך לשתי ארמיות גרמניות בתקן מלא. חמישה קורפוסים גרמניים השתתפו בלחימה תחת פיקודו של ולטר מודל, מפקד הארמייה הגרמנית התשיעית : הקורפוסים ה-23, ה-27 וה-30 (האחרון מעתודת קבוצת ארמיות מרכז) וקורפוסי הפאנצר ה-39, וה-41. אין בידינו נתונים מדויקים לגבי גודלו של הכוח הגרמני שהשתתף בלחימה במהלך מבצע מארס. לפי הערכה גסה, הוא כלל 300–350 אלף חיילים וכ-1000 טנקים ותותחי סער. בהתחשב בעובדה, שהגרמנים החזיקו בעמדות מבוצרות היטב, שעמדו בפני שורת מתקפות סובייטיות החל מראשית 1942, והועמדו בכוננות לקראת מתקפה סובייטית חדשה צפויה, ניתן לומר שהכוח הסובייטי התוקף לא נהנה מעדיפות מספקת על הכוח המגן, במיוחד כשמדובר במספר הכלים המשוריינים.
המתקפה הסובייטית הראשונה (25–30 בנובמבר).
הפעולות בגזרת החזית המערבית.
המתקפה הסובייטית החלה ב-25 בנובמבר עם שחר. תנאי מזג האוויר הקשים, שכללו סופת שלג וערפל כבד, הגבילו במידה רבה את יעילות ההכנה הארטילרית שקדמה למתקפה, ולא איפשרו לחיל האוויר הסובייטי להעניק לה סיוע.
התקפת כוחות החזית המערבית על הקצה הדרום מזרחי של בליטת רז'ב לא נחלה הצלחה רבה. 3 דיוויזיות חי"ר מהארמייה ה-31 ומשמאלן עוד 3 דיוויזיות מהארמייה ה-20 בסיוע 4 בריגדות טנקים, תקפו גזרה ברוחב כ-40 ק"מ בין הנהרות אוסוגה וואזוזה, אך נבלמו על ידי הדיוויזיה הגרמנית ה-102, שהגנה על הגזרה, ולא השיגו התקדמות משמעותית. דייוויד גלנץ טוען, ששלוש הדיוויזיות של הארמייה ה-31, שהשתתפו במתקפה, ספגו אבדות כבדות כל כך ביומה הראשון, עד שהארמייה חדלה למלא תפקיד משמעותי בשלבים המאוחרים יותר של מבצע מארס. אולם לפי מחקר עדכני של החוקר הרוסי אלכסיי איסייב, הארמייה ספגה בסך הכל פחות מ-7000 נפגעים (מתוכם כ-1600 הרוגים ונעדרים) בין ה-21 ל-30 בנובמבר 1942.
ההצלחה היחידה של כוחות החזית המערבית הושגה באגף השמאלי של הארמייה ה-20, שם הצליחו שתי דיוויזיות חי"ר (ה-247 וה-331) לתפוס ראש גשר בגדה המערבית של נהר ואזוזה הקפוא, במרכז מערך ההגנה של קורפוס הפאנצר ה-39. שתי הדיוויזיות הגרמניות שהחזיקו בגזרה (הדיוויזיה ה-78 ודיוויזיית הפאנצר ה-5) נמצאו בעיצומו של מהלך חילופי כוחות. מפקד הארמייה ה-20 הזרים מיד כוחות נוספים לאזור במאמץ להרחיב את ראש הגשר ככל האפשר ולהעמיק את הפירצה בחזית הגרמנית.
אף על פי שראש הגשר עדיין היה מצומצם בממדיו החליטו ז'וקוב וקונייב בליל 25/26 בנובמבר להטיל מיד למערכה את קורפוס המשמר ה-8 מהארמייה ה-20 ואת "הקבוצה הניידת" (כוח שנועד לבצע חדירה עמוקה לעורף הגרמני), שכללה את קורפוס הטנקים ה-6 (165 טנקים) ואת קורפוס הפרשים ה-2 (כעשרת אלפים פרשים) מבלי להמתין להשלמת ההבקעה של החזית הגרמנית. החלטה זו התבררה בדיעבד כשגיאה יקרה. ראש הגשר הסובייטי היה קטן מלהכיל את הכוחות הנוספים שנשלחו לתוכו, נוצרו עומסי תנועה כבדים בדרכי הגישה המועטות אליו, והכוחות הסובייטיים שהצטופפו בראש הגשר ובדרכי הגישה אליו ספגו אבדות כבדות מאש מרוכזת של הארטילריה הגרמנית. למרות זאת, ב-27 בנובמבר הצליחו חלק מכוחות "הקבוצה הניידת" להבקיע דרך מערך ההגנה הגרמני, במחיר אבדות כבדות (50–60 אחוז מהטנקים שלה), לנתק את קו מסילת הברזל רז'ב-סיצ'בקה, ולהתקדם עד לעומק של כ-20 ק"מ.