הפריצה החוצה של "כוח שטמרמן" החלה ב-16 בפברואר בשעה 23:00. בשלב הראשון הצליחה המתקפה הגרמנית, שנערכה בלילה חשוך וסוער במיוחד, בעיצומה של סופת שלג, ללא הרעשה ארטילרית מקדימה, להפתיע לחלוטין את הכוחות הסובייטיים בטבעת הכיתור הפנימית. ריכוז הכוחות הגרמניים לקראת הפריצה התבצע בחשאי, וכוחות החלוץ של הדיוויזיות, שנכללו בכוח הפריצה, קיבלו הוראה להשתמש בנשק קר (סכינים וכידוני רובה) במהלך ההשתלטות על העמדות הסובייטיות, כדי לשמור על אלמנט ההפתעה עד כמה שניתן. הרגימנטים הגרמניים המובילים לא התקשו להבקיע דרך הקווים של שתי הדיוויזיות הסובייטיות שעמדו בדרכם. שני גדודים מהרגימנט המוביל של "פלגת הקורפוס B" והרגימנט המוביל של הדיוויזיה ה-72, שכללו יחדיו פחות מאלף חיילים, הצליחו להסתנן בין ז'ורז'ינצי לבין "גבעה 239", שהוחזקו על ידי כוחות סובייטיים חזקים, והגיעו לפני הזריחה לקווים הגרמניים סמוך לליסיאנקה כמעט ללא פגע. אולם בשלב זה החלה תוכנית הפריצה החוצה להשתבש.
הרעש מההיתקלויות עם כוחות החלוץ הגרמניים הכניס לכוננות את הכוחות הסובייטיים בטבעת הכיתור החיצונית. כוחות אלו, שכללו יחידות מקורפוס הטנקים ה-18 ומקורפוס המשמר המשוריין ה-5 באזור ז'ורז'ינצי, ואת דיוויזיית המשמר ה-41, שהחזיקה ברכס שתחילתו ב"גבעה 239", יצרו מחסום שהורכב מעשרות טנקים ואלפי חיילים, בין ז'ורז'יצי לבין השטח המיוער מדרום ל"גבעה 239". הדרג השני של שלוש הדיוויזיות בכוח הפריצה, שנע בעקבות כוחות החלוץ, נתקל באש טנקים, ארטילריה ונשק קל מהכוחות הסובייטיים באזור זה, ומפקדיו העדיפו לעקוף אותו מדרום, במקום לנסות להבקיע דרכם. מספר יחידות גרמניות תקפו את הכוחות הסובייטיים, שהחזיקו בשטח המיוער מדרום ל"גבעה 239", והצליחו להבקיע דרכם ולהגיע לראש הגשר בליסיאנקה. אולם רוב הכוחות הגרמניים שינו את מסלול התנועה המתוכנן, כדי לעקוף מדרום את "גבעה 239", ונדחקו אל תוך מסדרון צר בין העמדות הסובייטיות שעל הגבעה לבין פוחאפינצי. שינוי מסלול התנועה גרם לאובדן זמן יקר, הרחיק את "כוח שטמרמן" מראש הגשר הגרמני מצפון לנהר גנילוי טיקיץ', ואילץ אותו לחצות את הנהר כדי להגיע לקווים הגרמניים.
כשעלה השחר עדיין נמצאו הכוחות העיקריים של "כוח שטמרמן" בדרכם לנהר גנילוי טיקיץ', ולפחות מחציתם עדיין לא יצאו כלל מתחומי הכיס הגרמני המקורי (האזור סביב שנדרובקה). הקרקע בנתיב הנסיגה הגרמני הייתה מבותרת במספר רב של ערוצי נחלים יבשים ועמוקים מלאים בשלג, שהיקשו מאוד על התנועה, ופקקי תנועה קשים, שנוצרו כתוצאה מריכוז של אלפי כלי רכב ועגלות נגררות, סתמו את צירי התנועה המועטים מהכיס מערבה. בצד הסובייטי, תנאי מזג האוויר הקשים וערפל הקרב גרמו לכך, שרק בשעות הבוקר המאוחרות הבין הפיקוד הסובייטי את חומרת המצב, והחל להזרים כוחות לאזור, כדי למנוע מהכוח הגרמני לחמוק מטבעת הכיתור ברגע האחרון. קונייב גיבש תוכנית להשמדת הכוחות הגרמניים הנסוגים, במסגרתה נועדו קורפוס הטנקים ה-18 והדיוויזיה ה-206 לתקוף אותם מכיוון צפון מערב, בעוד קורפוס משמר הפרשים ה-5 ודיוויזיית המשמר המוטסת ה-5 תוקפים מכיוון דרום מזרח. שני הכוחות נועדו לחסום את ציר הנסיגה העיקרי של "כוח שטמרמן", לבתר את הכוחות הנסוגים למספר חלקים, ולהשמיד אותם בזה אחר זה. במקביל נועד קורפוס הטנקים ה-29 בסיוע קורפוס הרובאים ה-73 לתקוף את הכיס הגרמני מכיוון מזרח, לכבוש את שנדרובקה, קומארובקה וחילקי, ולתקוף מהעורף את השדרות הגרמניות הנסוגות. דיוויזיית המשמר ה-41 בסיוע יחידות טנקים משלושה הקורפוסים של ארמיית המשמר המשוריינת ה-5 נועדה לשמש ככוח חסימה בקו ז'ורז'ינצי-גבעה 239-פוצ'פינצי. הייתה זו תוכנית טובה על הנייר, אך בפועל חסרו לקונייב כוחות ליישומה. קורפוס משמר הפרשים ה-5, למשל, נמצא במרחק של כ-40 ק"מ מיעדיו, וכוחותיו העיקריים הגיעו לזירת הלחימה רק בשעות הערב של 17 בפברואר. בנוסף, שלוש דיוויזיות החי"ר (הדיוויזיות ה-180 וה-206 ודיוויזיית המשמר המוטסת ה-5), שהיו הקרובות ביותר לאזור הפריצה החוצה, ספגו אבדות כבדות במהלכה, ולכן לא יכלו למלא תפקיד משמעותי בתוכניתו של קונייב. מצב הדרכים הקשה ומחסור באמצעי תובלה, מנעו מהפיקוד הסובייטי לנייד במהירות יחידות חי"ר נוספות כדי לסתום את הפירצה שנוצרה בטבעת הכיתור. ללא סיוע חיל רגלים, למעט דיוויזיית המשמר ה-41, התקשו הטנקים והפרשים הסובייטיים למנוע את הפריצה החוצה של עשרות אלפי חיילים גרמניים נואשים.
לקראת שעות הבוקר המאוחרות החלו ההתקפות הסובייטיות על האגפים של הטורים הגרמניים הנסוגים להתגבר, והפכו כבדות ומרוכזות יותר. מרבית אמצעי הנ"ט וכלי הרכב המשוריינים של "כוח שטמרמן" הושמדו, או ננטשו מסיבות שונות, בימים שקדמו לפריצה החוצה, ובמהלך הפריצה עצמה. לכן שדרות המסע הגרמניות נותרו כמעט ללא הגנה מפני הטנקים הסובייטיים. טנקים ופרשים סובייטיים התרכזו בעיקר בתקיפת הדרגים העורפיים של שדרות המסע, שם רוכזו הפצועים, ואנשי המנהלה והשירותים, ערכו טבח בחיילים הנסוגים, וגרמו לכאוס ולפאניקה המונית בקרבם. חלק מהחיילים ניסו להימלט ולמצוא מחסה בגאיות העמוקים בסביבה, שם צדו אותם הפרשים הסובייטיים בימים הבאים.
המאמצים הסובייטיים לחסום את נתיבי הנסיגה הגרמניים, ולהשמיד את הכוחות הנסוגים לא היו מתואמים. הסבר אפשרי אחד לכך היא העובדה, שהיחידות הסובייטיות שהיו מעורבות בהן השתייכו הן לטבעת הכיתור הפנימית והן לטבעת הכיתור החיצונית, ולכן לא נמצאו תחת פיקוד אחיד. לדעת החוקר האמריקאי דאגלס נאש, ייתכן שהיריבות האישית המרה בין ז'וקוב וקונייב, שפיקדו על שתי טבעות הכיתור, תרמה להחרפת בעיה זו. בנוסף לכך, לפי דיווחים גרמניים, הכוחות הסובייטיים לא הפגינו נחישות מספקת למנוע את הפריצה החוצה של ״כוח שטמרמן״, ויחידות טנקים סובייטיות העדיפו במקרים רבים לירות על הטורים הנסוגים ממרחק בטוח, ולא ניסו לתקוף אותם ישירות. הסבר אפשרי אחד לזהירות אותה הפגינו הטנקיסטים הסובייטיים, הוא החשש מפני מטולי הנ"ט היעילים (פאנצרפאוסט ופאנצרשרייק), בהם צוידו החיילים הגרמניים, שאכן הצליחו להשמיד מספר טנקים סובייטיים במהלך הפריצה החוצה.
אש הארטילריה הסובייטית, גם היא לא הייתה מתואמת ומרוכזת דיה. במקום לחסום את צירי הפריצה החוצה של "כוח שטמרמן" באמצעות ריכוזים מאסיביים של אש ארטילרית, ולרכז מספר רב של קני ארטילריה להפגזת האתרים בהם חצו הטורים הגרמניים את הגנילוי טיקיץ', יחידות הארטילריה הסובייטיות התרכזו בעיקר בירי מטווח קצר על הטורים הגרמניים, ולעיתים אף על קבוצות קטנות של חיילים. הם גרמו אמנם אבדות כבדות לשדרות המסע הגרמניות, אך לא ניצלו את כוח האש שלהן באופן מיטבי. ירי הארטילריה בוצע לעיתים בטווחים קצרים כל כך, עד שבמספר מקרים סוללות ארטילריה סובייטיות נשטפו על ידי התקפות נגד של חיילים גרמניים נואשים.
לקראת שעות הצהריים הגיעו לבסוף שרידי שלוש הדיוויזיות הגרמניות שנכללו בכוח הפריצה, שיחידותיהן התערבבו זו בזו עקב הכאוס הכללי, לנהר גנילוי טיקיץ', ומצאו עצמם לכודים בצד הלא נכון של הנהר. הם הגיעו לגדות הנהר במרחק של כ-3 ק"מ מדרום לליסיאנקה ולראש הגשר שהוחזק על ידי דיוויזיית הפאנצר הראשונה, ונוכחו לדעת שאין להם דרך לחצות את הנהר, שרוחבו תפח לכדי 15 מטר עקב הפשרת השלגים. הפיקוד הגרמני לא חזה את האפשרות הזאת, ולכן לא נעשה ניסיון להקים גשרים נוספים במורד הנהר. חיילים רבים, שנתקפו בפאניקה מפחד הטנקים הסובייטיים הקרבים, ניסו לשחות לעברו השני של הנהר במים הקפואים, בעוד אחרים ניסו לצלוח אותו באמצעי ציפה מאולתרים. מספר מפקדים ניסו לבנות גשרים על הנהר תוך שימוש באמצעים מאולתרים למיניהם, או לאלתר שרשרות אנושיות, שיאפשרו צליחה שלו בצורה מסודרת יותר. כל מאמצי הצליחה התנהלו תחת אש בלתי פוסקת של ארטילריה וטנקים סובייטיים, שהמשיכו לתקוף את השדרות הגרמניות בדרכן לנהר. למזלם של הגרמנים, הפיקוד הסובייטי לא עשה מאמצים רציניים להשתלט על אתרי הצליחה המרכזיים, או להנחית התקפות בקנה מידה גדול על הכוחות הגרמניים שהתרכזו בקרבתם. לפי הדיווחים הגרמניים, הכוחות הסובייטיים שנמצאו בקרבת אתרי הצליחה, הסתפקו בדרך כלל בירי מטנקים עליהם מטווח כמה מאות מטרים, או בתקיפות פגע וברח, שבוצעו על ידי קבוצות טנקים קטנות.
במקביל ללחימה של הדיוויזיות הגרמניות, שנכללו בכוח הפריצה החוצה, ניהלו שתי הדיוויזיות (ה-57 וה-88) של משמר המאסף בפיקוד גנרל שטמרמן, קרבות עזים נגד כוחות סובייטיים חזקים, שתקפו אותם מכיוון מזרח. בסיוע שארית כלי הרכב המשוריינים של דיוויזיית הפאנצר אס אס ה-5 ומספר יחידות ארטילריה, הצליחו כוחות המאסף הגרמניים להדוף שורת התקפות מצד קורפוס הטנקים ה-29 בסיוע יחידות חי"ר, ולמנוע מהם לזנב בכוחות הנסוגים, תוך שהם מנהלים קרב נסיגה מסודר, ונסוגים מקו עצירה אחד למשנהו. לפי מקורות גרמניים, כ-80 אחוז מהחיילים של משמר המאסף הצליחו להיחלץ מטבעת הכיתור הסובייטית ולהגיע בשלום לקווים הגרמניים. אולם אלפי חיילים אחרים, רובם המכריע פצועים או חיילים מיחידות בלתי קרביות, שאיבדו את דרכם או נשרכו מאחור מסיבות שונות, נהרגו או נלכדו על ידי הכוחות הסובייטיים במהלך 17 בפברואר ובפעולות טיהור שנערכו בימים הבאים.