При отходе к Вильнюсу обескровленной 5-й дивизии, измотанной сутками почти непрерывного боя, вероятно, удалось ненадолго оторваться от противника. Фактически соединение в значительной мере утратило боеспособность, целостность его также была нарушена. Еще и ночь на 23 июня некоторые части дивизии разновременно отходили от Алитуса, часто в разных направлениях, теряя связь со штабом и ядром главных сил, которое составлял 9-й танковый полк. Есть данные о том, что штаб дивизии (возможно, со спецподразделениями) продвигался на Ошмяны, а оперативная группа штаба с комдивом находилась вместе с 9-м полком.
Отойдя к предместьям Вильнюса, подразделения дивизии заняли оборону на южной и западной окраинах города. На прямую наводку была поставлена вся артиллерия (часть 5-го гап и зенитная артиллерия — последняя, вероятно, из 12-й бригады ПВО, так как 5-й оэад погиб в Алитусе). Огонь советской артиллерии оказался достаточно эффективным, однако немцы, не обращая внимания на потери, стремились во что бы то ни стало захватить столицу Литовской ССР. Уже упоминаемый немецкий танкист Орлов писал: «7-й танковый раэведбатальон стремительным ударом захватил неповрежденный важный мост в 10 км западнее Вильнюса, тем самым дав возможность 25-му танковому полку обойти город с юга, ударить в северном направлении и к наступлению ночи окружить город…» Внесли свою лепту и практически непрекращающиеся авиационные бомбардировки позиций 5-й танковой дивизии (около 12 налетов, в некоторых участвовало до 70 машин).
5-я танковая дивизия оставила город и отходила основной группой на Ошмяны, однако некоторые подразделения и отдельные бойцы выходили в самых различных направлениях.
Так, согласно донесению АБТУ СЗФ № 1 от 2 июля 1941 года 26 июня бойцы дивизии стали появляться в районе Полоцка, 30 июня — в районе Пскова. А несколько артиллеристов смогли довезти одну из уцелевших гаубиц на тракторе СТЗ-5 почти до Минска, где и передали ее по акту начальнику артиллерии стрелковой дивизии 13-й армии.
В середине дня 24 июня полковник Ф. Ф. Федоров прибыл на командный пункт 13-й армии, развернутый в Молодечно. Как вспоминает бывший начальник оперативного отдела армии С. П. Иванов свою встречу с комдивом-5 в тот день, Федоров сильно переживал за неудачные действия своего соединения. «Это непоправимая беда, — сокрушался танкист, — и мне придется расплачиваться за нее головой». Из рапорта командира танковой дивизии командарму 13-й армии следовало, что к 12 часам 30 минутам 24 июня остатки 5-й дивизии удерживали восточную и южную окраины Вильнюса, имея большие потери по предыдущем боям: убитыми и ранеными — до 70 %, танков — до 150 штук, орудий — 15 штук, колесных машин — до 50 %. Комдив получил приказ немедленно возвращаться в боевые порядки дивизии и прочно удерживать занимаемые позиции.
Несмотря на приказ, остатки дивизии откатывались с такой скоростью, что уже к исходу 24 июня отряд в составе 15 танков, 20 бронемашин и 9 орудий, во главе с комдивом Ф. Ф. Федоровым, оказался и окрестностях Молодечно.
Этот отряд 5-й танковой дивизии стал первым соединением 13-й армии, которое до 24 июня ничего, кроме управления, не имела. В тот же день командарм-13 генерал Филатов приказал свести все боевые машины 5-й тд в боевую группу под командованием полковника И. П. Веркова и совместно с курсантским батальоном Вильнюсского пехотного училища и 84-м полком НКВД нанести удар по танковой колонне противника, продвигающегося на Молодечно от Ошмян.
Атака состоялась утром 25 июня. Полковник Федоров в 3:30 приказал командиру 9-го танкового полка взять Ошмяны, после чего двигаться на Вильнюс. Успешно атаковал противника отряд капитана Новикова. Было подбито не менее пяти немецких танков и десяток автомашин. Другой отряд едва избежал окружения и был вынужден отойти. Как доносил его командир полковник Верков «…Вышел из окружения с двумя танками и тремя бронемашинами, остальное погибло от ПТО пр-ка. Отхожу на Молодечно… Пр-к занял Сморгонь до батальона пехоты с артиллерией и ПТО в 14:00. 25 июня 1941 года, 16:05».
В оперативной сводке № 7 штаба Западного фронта от 25 июня 1941 года остатки 5-й танковой дивизии (3 танка, 12 бронемашин и 40 автомашин) указаны находящимися в 5 километрах юго-восточнее Молодечно.
В официальной истории 13-й армии 5-я танковая дивизия в составе этого объединения числится с 25 июня по 18 июля 1941 года, хотя последние упоминания об этом соединении относятся именно к 25 июня.
После боев в районе Ошмяны — Сморгонь части 5-й танковой дивизии отходили еще дальше на восток. К исходу 25 июня они сосредоточились в районе Радошкевичей. Устроив на дороге завалы с целью замедлить продвижеиие противника, дивизия продолжила отступление по дороге Минск — Москва.
26 июня остатки 5-й танковой дивизии, вновь предоставленные сами себе, подошли к Ново-Борисову, 5-й гап в составе 5 орудий занял позиции на западной окраине города. По решению Военного совета Западного фронта остатки частей дивизии начали сосредотачиваться в районе Ельни. К 29 июня вывод в тыл был закончен. На 4 июля дивизия насчитывала 2552 человека личного состава, 361 колесную машину, 2 танка БТ-7 и 4 бронеавтомобиля. В Ельне было сформировано 105 экипажей, которые отправились на заводы для получения новой матчасти. 6 июля был получен приказ о сосредоточении в районе Калуги, где следовало приступить к формированию новой танковой дивизии в составе 14-го механизированного корпуса, выведенного на переформирование после боев в составе 4-й армии. К 8 июля дивизия сосредоточилась в лесу юго-западнее Калуги. На 11 июля насчитывала 2250 человек, в этот же день было завершено формирование еще 117 экипажей, а 18 июля полковник Федоров получил приказ о расформировании дивизии, основная масса бойцов и младших командиров к тому времени была уже передана и другие части.
Действия 84-й моторизованной дивизии
84-я моторизованная дивизия к середине 22 июня была выведена из подчинения командира 3-го мехкорпуса. Вечером того же дня дивизия, выполняя приказ командующего 11-й армией, выступила походом из района лесов у Кайшадориса в сторону Каунаса. Двигались на автомашинах по проселочным дорогам вокруг Каунаса с очень низкой скоростью. К исходу дня дивизия развернулась по реке Невяжис от Лабуново до впадения реки в Неман, прикрыв Каунас с северо-востока. Рубеж начали готовить в инженерном отношении.
Часть сил 201-го мотострелкового полка и 1-й батальон 41-го мотострелкового полка к 22 июня несли гарнизонную службу в Вильнюсе. Начальник гарнизона города полковник Истомин (командир 9-й дивизии НКВД) позволил этим частям убыть к своей дивизии только после прибытия в Вильнюс пехотного училища во второй половине дня.
23 июня командир дивизии выслал разведку на танках к западу от занимаемого рубежа. Было выяснено, что со стороны Юрбурга через Арегалу на Ионаву движутся колонны танков и автомашин противника. Из этого следовало, что дивизия, не имевшая соседей, уже обойдена справа.
К вечеру 23 июня дивизия покинула рубеж обороны и колоннами направиилась на Ионаву. На марше 41-й мотострелковый полк подвергся обстрелу артиллерией и понес потери.
