Конечно, постепенно перемалывались и немецкие части. Однако в целом сложившаяся ситуация грозила затуханием наступления и провалом всей операции.
Чтобы завершить прорыв тактической зоны обороны противника и помешать ему маневрировать силами, требовалось нарастить мощь удара и активизировать действия войск на флангах ударной группировки. 16 января южнее Гумбиннена перешла в наступление 2-я гвардейская армия (11-й, 13-й гвардейские, 60-й стрелковые корпуса, 153-я танковая бригада); в полосе 5-й армии по приказу Черняховского при поддержке девяти (!) авиационных дивизий был введен в дело 2-й гвардейский танковый корпус генерал-лейтенанта А. C. Бурдейного (229 танков и самоходно-артиллерийских установок). Эффект оказался незначительным. Армия Чанчибадзе, конечно, сковала какие-то силы противника, но сама почти не продвинулась вперед. Что касается Тацинского корпуса, то с его помощью удалось захватить два опорных пункта — Куссен и Радшен, «но этот успех не компенсировал больших потерь»: «Десятки штурмовых орудий и сотни фаустпатронов задержали наступление 2-го танкового корпуса, который был вынужден вместо развития успеха в глубине обороны завершать прорыв ее, подвергаясь ударам с хорошо замаскированных позиций».
Так совпало, что именно в это время по приказу Гитлера началась переброска в Польшу мотодивизий «Бранденбург» и «Герман Геринг». Гудериан абсолютно прав, утверждая, что эти боеспособные соединения были сняты с оборонительных рубежей в Восточной Пруссии «в такое время, когда там назревал кризис русского наступления», а их вывод означал, «что в Восточной Пруссии начнется такая же катастрофа, какая произошла на Висле».
Вклинение советских войск в оборону в районе Куссена угрожало окружением части сил 9-го армейского корпуса в так называемом лаздененском выступе. Стремясь избежать этого, лишившись резервов, Рейнгардт вечером 16 января разрешил отвести корпус генерала Вюттмана из этого района на правый берег реки Инстер. Сюда же следовало отступить левофланговым дивизиям 26-го армейского корпуса. Установив отход противника, соединения 39-й армии генерала Людникова (113-й, 5-й гвардейский, 94-й стрелковые корпуса, 28-я гвардейская танковая бригада) приступили к преследованию, стремясь окружить части 548-й и 561-й народно-гренадерских дивизий. В то же время 5-я и 28-я армии продолжали топтаться перед второй полосой обороны, хотя авиация двух воздушных армий совершила в этот день более 2800 самолето-вылетов.
Учитывая обстановку, командующий фронтом решил немедленно использовать продвижение 39-й армии для ввода второго эшелона. На это направление вначале был выдвинут 1-й танковый корпус генерал-лейтенанта В. В. Буткова, а вслед за ним соединения 2-го гвардейского танкового корпуса, правда, потерявшего уже половину своего состава, и 11-й гвардейской армии генерала Галицкого (8,16, 32-й гвардейские стрелковые корпуса). Армии были приданы 2-я гвардейская и 34-я зенитная артиллерийские дивизии, 120-я танковая, 21-я и 46-я истребительно-противотанковые, 9-я инженерно-штурмовая бригады, 42-й и 54-й гвардейские минометные, 75-й тяжелый танковый, 350-й тяжелый самоходно-артиллерийский полки. В распоряжении генерала Галицкого оказалось 1436 артиллерийских стволов калибра 76 мм и выше и все силы 1-й воздушной армии.
11-й гвардейской армии и обоим танковым корпусам предстояло сосредоточиться в районе Нештонветен — Краупишкен — Ивенберг, затем мощным ударом в западном и юго-западном направлениях окончательно разгромить тильзитскую и одновременно гумбинненско-инстербургскую группировки противника. Чтобы достичь этой цели, соединения 1-го танкового корпуса и 39-й армии должны были отрезать пути отхода тильзитской группировке, после чего совместно с частями 43-й армии, наносившим удар из района Тильзита, уничтожить ее, а 5-я и 28-я армии ударом с востока и 11-я гвардейская армия со 2-м танковым корпусом ударом с севера вдоль оборонительного рубежа по западному берегу реки Инстер — окружить в районе западнее Инстербурга и уничтожить гумбинненско-инстербургскую группировку.
В полдень 18 января 1-й танковый корпус (178 танков и САУ) вошел в прорыв на левом фланге 39-й армии. Обогнав пехоту, уничтожая на своем пути разрозненные группы противника, танкисты прошли 25 километров, достигли реки Инстер и захватили плацдармы на ее правом берегу. Создалась угроза захвата Тильзита с юга. Однако развить успех не удалось: соединения корпуса были остановлены упорным сопротивлением 551-й народно-гренадерской и 69-й пехотной дивизий. Командир последней генерал Зигфрид Рейн погиб. К исходу дня к реке вышли передовые части армии Людникова.
В то же время 5-я и 28-я армии, возобновив наступление, завершили прорыв тактической зоны обороны, хотя из-за непрерывных контратак темп продвижения оставался невысоким.
В результате шестидневных непрерывных, ожесточенных боев войска 3-го Белорусского фронта протаранили немецкую оборону севернее Гумбиннена на участке до 60 километров и продвинулись на 30–40 километров в глубину. Враг был обескровлен, но, безусловно, не разбит.
С 19 января в подчинение Черняховского из состава 1-го Прибалтийского фронта была передана 43-я армия (90, 103, 54-й стрелковые корпуса) генерала А. П. Белобородова. Утром 20 января соединения армии, перейдя Неман по льду, овладели городом Тильзит.
С рубежа реки Инстер на стыке 39-й и 5-й армий в дело вступила 11-я гвардейская армия. Имея впереди два танковых корпуса, она устремилась в юго-западном направлении, овладела узлами сопротивления Гросс-Скайсгиррен и Ауловенен, а к исходу 21 января вышла к реке Прегель северо-восточнее Велау и на подступы к Инстербургу с севера. Бои шли жесточайшие. За день стрелковым дивизиям удавалась пройти не более 10 километров. При этом каждые 2–3 километра приходилось останавливаться, проводить перегруппировку и возобновлять наступление после мощной артподготовки. В Тацинском корпусе в строю осталось 34 танка и 25 самоходных орудий. Ввиду того что продвижение танковых корпусов замедлилось, а дивизии Белобородова наступали широким фронтом, окружить никого не удалось. Тильзитская группировка сумела отойти и занять оборону на рубеже реки Дейме.
Войска 43-й и 39-й армий приблизились к заливу Куришес-Хафф и реке Дейме. Инстербургская группировка врага была глубоко охвачена с северо-запада. В то же время наступление 5-й, 28-й и 2-й гвардейской армий застопорилось. Особенно кровопролитные бои велись на подступах к Гумбиннену. Город был взят лишь во второй половине дня 21 января.
В ночь на 22 января 11-я гвардейская армия, воюя против того же 26-го армейского корпуса и 5-й танковой дивизии, при содействии 5-й армии начала штурм Инстербурга. К утру город был захвачен советскими войсками. Дивизии 16-го и 36-го гвардейских стрелковых корпусов вышли к реке Прегель на 30-километровом участке от Тапеау до Инстенбурга, в ряде мест форсировали ее и развернулись фронтом на юг. Успехи ударной группировки фронта позволили начать движение армиям Чанчибадзе и Шафранова, продвинувшимся на даркеменском направлении от 8 до 13 километров.
Потеря Гумбиннена и Инстербурга отрицательно сказалась на устойчивости обороны противника на кёнигсбергском направлении. Потерпев поражение на реке Инстер, немецкие войска начали отходить на рубеж рек Дейме, Прегель и Алле — основные позиции Хейльсбергского укрепленного района.
