1942年2月28日，苏联军队开始向防守杰米扬斯克登陆场的德军发起进攻。在此之前，苏联军队第27集团军和突击第1集团军分别于2月23日和26日转入进攻。经过紧张的准备后，铁木辛哥元帅指挥的苏联西北方面军 向防守杰米扬斯克登陆场的德军第16集团军发起猛烈进攻。在苏联军队炮火的轰击下，德国军队开始从杰米扬斯克退却，集中加强登陆场本部的防御，苏联军队西北方面军主力便从东面向德国军队突击，并对退却的德国军队实施追击，28日终前抵达洛瓦季河，完全清除杰米扬斯克登陆场的德国军队。
1942年1月底，苏军最高统帅部大本营给方面军(第27、第11、第34、第53集团军，突击第1集团军和空军第6集团军，共有28个步兵师、5个航空兵师、17个步兵旅、3个坦克旅)赋予的任务是，粉碎防守杰米扬斯克登陆场的德第16集团军(共15个师，内1个摩托化师)，以快速集群进至列宁格勒方面军和沃尔霍夫方面军当面敌军的后方。根据方面军司令、苏联元帅C.K.铁木辛哥的计划，第27集团军和突击第1集团军应以向心突击切断拉穆舍沃走廊，尔后协同第11、第34、第53集团军消灭杰米扬斯克"口袋"内的敌军。2月16日前在扎卢奇耶以南集中的米哈伊尔·谢苗诺维奇·霍津上将指挥的军队集群(坦克第1集团军、第68集团军)，拟在突击第1集团军地带内进入突-破口，以便向索利齐以至卢加发展进攻。由于希特勒军队在斯大林格勒附近遭到失败和继续防守杰米扬斯克登陆场已无希望，德军统帅部被迫在2月初就采取措施准备由杰米扬斯克地域撤出军队。苏军2月16日发起的进攻，加速了敌人从杰米扬斯克登陆场撤出第16集团军和加强拉穆舍沃走廊防御的步骤。苏军侦察及时发现了敌人的退却。苏最高统帅部大本营要求其余集团军加快转入进攻。西北方面军的主要突击集团第27集团军和突击第1集团军分别于2月23日、26日转入进攻，但此时德军已用其杰米扬斯克集团退下来的兵团极大地加强了登陆场根部。西北方面军从东面进攻的军队在追击退却之敌时，于2月28日日终前进抵洛瓦季河，完全清除了敌人扼守17个月之久的杰米扬斯克登陆场。但是苏军未能全部完成任务。敌人将军队从杰米扬斯克"口袋"撤出，使其免遭全歼。由于苏德战场情况发生变化和春季泥泞时期开始，苏军统帅部被迫放弃以霍津上将的军队集群向西北方向德军第18集团军后方实施深远突击的计划。
杰米扬斯克战役是在复杂条件下进行的。在森林沼泽地缺少道路的情况下，苏军很难利用武器和技术兵器优势。况且，弹药和工程器材也供应不足。苏联军人在杰米扬斯克战役中遂行所规定的任务时，表现了集体英雄主义。虽然1942年初苏军在杰米扬斯克地域未能完全达到既定目的，但使敌人已无可能依靠"北方"集团军群加强其苏德战场南翼各集团。
伤亡情况
德军称己方亡0.63万人，伤2.25万人;另冻伤0.24万人，
苏军纯减员88908人，伤155603人。
战役影响
德米扬斯克战役也译杰米扬斯克战役或迭米扬斯克战役。可能是因为发生在1942年春，莫斯科会战和斯大林格勒会战两场重大会战之间，此时双方都蓄势待发在为一场真正大战做着准备。所以在这个时间段内发生的时间很难为人们所重视。
